Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Salmani tehrani,Seyed Ailreza Shahidi rizi
مهدی سلمانی تهرانی (استاد راهنما) سید علیرضا شهیدی ریزی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammad Ghaderi zefreh
محمد قادری زفره ئی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Elastic-Plastic Buckling Analysis of a FGM Rectangular Plate under Uniaxial and Biaxial Compression
Heterogeneous structure of functionally graded materials and gradual continuous variation of these materials made them to find growing applications in different areas, such as heat shield, gas turbine cover in order to reduce slate, heat cover in gas motors, components of heat exchangers, plasma cover in nuclear components, artificial bone, electro-magnetic fields, etc. In this thesis, elastic-plastic buckling of a FGM Rectangular plate under uniaxial and biaxial compression has been investigated. To this end, a MAPLE and MATLAB computer code has been developed. A metal-metal type has been assumed for the FG plate. Commercial aluminum and ST1403 steel were chosen as the special case study. The mechanical properties of the plate, including elasticity modulus and Ramberg-Osgood parameters were assumed to vary according to a power-law and exponential functions through the thickness. Derivations of equations are based on the classical plate theory (CPT). To minimize the integral criterion of stability, based on Rayleigh-Ritz method, In this method, the displacement functions of the plate are approximately represented by the product of mathematically complete two-dimensional polynomial functions and boundary equations raised to appropriate powers that ensure the satisfaction of the geometric boundary conditions. Substituting the trial function in the stability criterion and minimizing with respect to the unknown coefficients results in a homogeneous algebraic set of equations in terms of unknown coefficients. For non-trivial solution, the determinant of coefficient matrix should be equated to zero. Using this equation, critical buckling load is determined. The results of present study were compared with existing analytical solutions for homogenous rectangular plate and a good agreement was observed. The plastic buckling behaviour of the plate is captured by using the incremental and deformation theories of plasticity. The effect of boundary condition type, FGM power index, plate thickness ratio, loading ratio and aspect ratio on the critical elastic-plastic buckling load has been investigated. Results show that increasing the thickness ratio and decreasing FGM power index in volume fraction lead to increasing elastic-plastic critical buckling load.
: ریزساختار ناهمگن مواد هدفمند و تغییرات تدریجی و پیوسته‌ی خواص این مواد از یک سطح به سطح دیگر، باعث کاربرد فراوان این مواد در صنایع مختلف مانند سپرهای حرارتی، پوشش توربین گاز برای کاهش تورق و افزایش طول عمرآن، پوشش حرارتی در موتورهای بنزینی برای افزایش تراکم و راندمان، اجزای مبدل‌های حرارتی، روکش‌های پلاسما برای راکتورهای گداخت هسته‌ای، استخوان مصنوعی، فیبر نوری، صنایع ساعت‌سازی، اتصالات الکتریکی و مغناطیسی برای ولتاژهای بالا و غیره شده است. درپژوهش حاضر به بررسی و تحلیل کمانش الاستیک-پلاستیک صفحه‌ی مستطیلی از جنس مواد هدفمند تابعی [1] ، تحت بارگذاری فشاری تک محوره، دومحوره و تناسبی در شرایط متفاوت تکیه‌گاهی پرداخته شده است. به‌منظور حل مسئله از کدنویسی در نرم‌افزار میپل ومطلب استفاده شده است. ماده‌ی هدفمند استفاده شده در پژوهش حاضر از نوع فلز- فلز است که از آلومینیوم تجاری و فولاد 1403 استفاده شده است. سطح زیرین کاملاً از آلومینیوم تجاری و سطح بالایی صفحه کاملاً از فولاد1403 در نظر گرفته شده است. خواص مکانیکی صفحه بین دولایه‌ی زیرین و بالایی در جهت ضخامت باتوجه به مدل‌های ماده‌ی هدفمند به‌ شکل‌های توانی ونمایی تغییر می‌کند. علاوه برمدول الاستیسیته، پارامترهای رابطه‌ی رامبرگ-آزگود نیزبه‌صورت متغیر در نظرگرفته شده‍اند. به‌منظور حل مسئله، از روش کمینه‌سازی انرژی پتانسیل کل استفاده شده است. برای کمینه کردن رابطه‌ی انرژی پتانسیل کل، روش ریلی- ریتز به‌کار گرفته شده است. نتایج ارائه شده مربوط به کمانش الاستیک-پلاستیک صفحات نازک مستطیلی بر اساس دو نظریه‌ی رایج در پلاستیسیته یعنی نظریه‌های نموی [2] و تغییرشکل [3] به دست آمده است. تاثیر شرایط مرزی تکیه‌گاهی، نحوه‌ی تغییرات خواص مکانیکی مواد هدفمند، تغییرات نسبت ضخامت، نسبت بارگذاری ونسبت ابعاد صفحه بر روی بار بحرانی کمانش الاستیک-پلاستیک بررسی شده است. نتایج نشان می دهد افزایش نسبت ضخامت وکاهش توان ماده‌ی هدفمند باعث افزایش بارکمانش می‌شود. کلمات کلیدی:1-موادهدفمند 2-صفحه‌ی نازک مستطیلی 3-کمانش الاستیک- پلاستیک 4-روش ریلی-ریتز 5-نظریه‌های نموی وتغییرشکل [1] Functionally Graded Materials [2] Incremental theory [3] Deformation theory

ارتقاء امنیت وب با وف بومی