Skip to main content
SUPERVISOR
Hassan Khademi zadeh,Seyed Ailreza Shahidi rizi
حسن خادمی زاده (استاد راهنما) سید علیرضا شهیدی ریزی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ahmad Karimzade Babaki
احمد کریم زاده بابکی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388
In this thesis, the buckling of simply supported and clamped Functionally Graded super elliptical plates is investigated. The periphery shape of plate is defined by a super elliptical function with a power, corresponding to shapes ranging from an ellipse to a rectangle. Such a plate shape has practical applications, as the advantageous curved corners help to diffuse stress concentrations. The loading considered for the buckling problem is that of in-plane uniform pressure along the periphery. Functionally graded materials (FGMs) are one of the advanced high temperature materials capable of withstanding extreme temperature environments. FGMs are composite and microscopically inhomogeneous in which the mechanical properties vary smoothly and continuously from one surface to the other. This is achieved by gradually varying the volume fraction of the constituent materials. It is assumed that the material properties of the plate vary through the thickness of the plate as a power function. Based on the classical plate theory (Kirchhoff theory), the equilibrium and stability equation and the total potential energy are obtained for Functionally Graded Plates (FGP). The computations are carried out by both of the Rayleigh-Ritz and Galerkin method. Rayleigh-Ritz use is based on the Trefftz criterion, which defines the critical load as the smallest load for which the second variation of the potential energy assumes a stationary value. The Galerkin?s method is proved to provide solutions of significant accuracy with minimal manual effort and computer execution time for various problems.In the Galerkin?s method, accuracy of the results depends on the selected shape function. Converging solutions can be obtained much faster by satisfying all of the geometrical and kinematical boundary conditions of the problem by the assumed series expression of the plate surface. Galerkin?s method can be applied to small and large deflection theories, linear and nonlinear problems of plates provided that differential equations of the problem under investigation have already been determined. The study is performed for a wide range of super elliptical plates. The critical buckling loads are obtained for a super elliptical plate with different super elliptical powers, various powers of FGM and some aspect ratio. It is concluded that, the equilibrium and stability equations are identical with the corresponding equations for homogeneous isotropic plates, the critical buckling load for the functionally graded plates is generally lower than the corresponding value for homogeneous plates. Functionally graded plates have many advantages as a heat resistant material, but it is important to check its resistance to buckling, the critical buckling load for the functionally graded plates is reduced when the power law index k increases, the critical buckling load for the functionally graded plates decreases with increasing aspect ratio a/b, the critical buckling load for the super elliptical plates decreases with increasing power of supper ellipse n. By equating power of FGM to zero, predicted relations are reduced to the relations of homogeneous plates. The detailed parametric studies are carried out to investigate the influences of aspect ratio, super elliptical power and power of FGM on the critical buckling load. Keywords: Buckling, Super elliptical plate, FGM, Rayleigh-Ritz method, Galerkin method, Classical plate theory
در این پایان‌نامه کمانش ورق سوپر بیضوی مدرج هدفمند(FGM) با ضخامت ثابت تحت فشار یکنواخت صفحه‌ای بر روی هر دو نوع تکیه‌گاه ساده و گیردار بررسی می‌شود. محیط ورق توسط تابع سوپربیضی با یک توان، مطابق با اشکالی در محدوده بیضی تا مستطیل تعریف می‌گردد. مزیت این شکل ورق از دوجهت مهم است یکی گستردگی اشکال و دیگر اینکه گوشه‌های دارای انحنا سبب پخش تمرکز تنش خواهد شد. خواص مادی ورق مدرج هدفمند در طول ضخامت صفحه توسط یک تابع توانی تغییر می‌کنند. معادلات تعادل، پایداری و نیز تابع انرژی پتانسیل کل ورق‌های مدرج هدفمند بر اساس تئوری کلاسیک صفحات نازک استخراج شده و محاسبات توسط دو روش ریلی- ریتز و گالرکین انجام، ونتایج با هم مقایسه می‌گردند. لازم به ذکر است که کاربرد روش ریلی- ریتز بر مبنای معیار تریفتز بنا نهاده می‌شود. مطالعه بر روی محدوده وسیعی از ورق‌های سوپر بیضوی انجام می‌گردد. بار بحرانی کمانش برای نسبت قطرها، توان‌های مختلف تابع سوپر بیضوی و همچنین توان‌های متفاوت کسر حجمی مواد مدرج هدفمند به دست می‌آید که با نتایج موجود در مقالات مقایسه می‌گردد. به ازاء توان کسر حجمی صفر بار بحرانی کمانش با بار بحرانی ورق‌های همگن برابر خواهد شد. تأثیر هر یک از پارامترهای نسبت قطرها، توان شکل سوپر بیضوی و توان کسر حجمی بر روی بار بحرانی کمانش مورد مطالعه قرار می‌گیرد. در نتایج مشاهده خواهد شد که با توجه به اینکه تابع حدس در حالت تکیه‌گاه ساده شرایط مرزی نیرویی را ارضاء نمی‌کند، بنابراین روش گالرکین برای مقادیر کم توان سوپر بیضوی یعنی حالاتی که منحنی‌های شکل، غالب به خطوط راست آن باشد(اشکال بیضی و نزدیک به آن)، قادر به ارائه جواب‌های دقیق نمی‌باشد. هم‌چنین نشان داده می‌شود که مقادیر فاکتور کمانش برای اشکال متفاوت ورق‌های سوپر بیضوی نمی‌توانند توسط درون یابی بین حل‌های مشخص بیضی و مستطیل به دست آورده شوند. کلمات کلیدی:کمانش، ورق سوپر بیضوی، ماده مدرج هدفمند، روش ریلی- ریتز، روش گالرکین، تئوری کلاسیک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی