Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Salmani tehrani,Seyed Ailreza Shahidi rizi
مهدی سلمانی تهرانی (استاد راهنما) سید علیرضا شهیدی ریزی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Zahra Shahriyari Kaleh Masihi
زهرا شهریاری کله مسیحی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Studying the Elastic-Plastic Buckling of a Rectangular Plate with Planar Anisotropy
There are many industrial applications such as aircrafts, bridges, ships and offshore structures which involve the use of plates. Due to relatively small value of thickness-to-length ratio of plates, buckling prevention is often the most important criterion in designing plate structures. Therefore, it is very important to predict the buckling load of a plate structure. Since plates are inherently anisotropic, studying the effect of anisotropy on the buckling load is also important. In this thesis, elastic-plastic buckling of a thin rectangular anisotropic plate is studied. Uniform edge compressive/tensile traction with different loading ratios has been studied. Three different types of boundary conditions, including , SCSC and CFCF, have been considered. The material has been assumed to obey Romberg-Osgood model in uniaxial tension. Both of the two conventional plasticity theories, Deformation Theory (DT) and Incremental Theory (IT), have been used to predict the buckling load. Elastic-Plastic constitutive equations for both the DT and IT theories have been developed based on Hill’s (1948) orthotropic yield criterion. The integral uniqueness criterion has been minimized to determine the critical buckling load. For this purpose, a polynomial-form trial function has been employed to approximate the transverse displacement of the plate. Next, the total potential energy has been minimized with respect to the unknown coefficients of the trial function. This results in a homogeneous system of equations in terms of the unknown coefficients. For nontrivial solution, the determinant of the coefficient matrix should be vanished. The critical buckling load has been then calculated using the lowest eigenvalue of the coefficient matrix. Aluminum AL 2024 T3 has been considered as the case study. Convergence of the results has been investigated to show that a proper polynomial with adequate terms has been selected to approximate the transverse displacement. To verify the present results, the critical buckling load for an isotropic rectangular thin plate has been calculated which was in a good agreement with similar previously published results. The effect of loading ratio and boundary conditions on the buckling load of an anisotropic plate was investigated based on both the plasticity theories. Neglecting the effect of anisotropy, a maximum difference of 10% in the buckling load was found compared with that when anisotropy is considered which means the effect of anisotropy on the buckling load is not considerable. Keywords: Elastic-Plastic Buckling, Thin Rectangular Plate, Orthotropic Hill’s 48 Yield Criterion, Ritz Method.
صفحه‌ها به?طور گسترده در سازه?های هوا-فضایی، مکانیکی، دریایی و شهری کاربرد دارند. به‌علت ضخامت به‌نسبت کوچک این سازه‌ها در مقایسه با بعد درون-صفحه‌ای، استحکام طراحی برای این سازه‌ها تا اندازه‌ی زیادی به ظرفیت کمانش آن‌ها بستگی دارد. بنابراین پیش‌بینی ظرفیت? کمانش این‌گونه سازه?ها برای جلوگیری از شکست، از اهمیت به‌سزایی برخوردار است. از سوی دیگر صفحه‌ها، به‌دلیل فرآیند تولید آن‌ها، همسان‌گرد نیستند و ذاتاً دارای رفتار ناهمسان‌گرد هستند. در نتیجه هر کجا که پدیده‌ی کمانش صفحه ممکن است رخ دهد، مطالعه‌ی میزان تأثیر ناهمسان‌گردی در پیش‌بینی بار کمانش نیز مهم خواهد بود. در این پایان‌نامه، کمانش الاستیک-پلاستیک صفحه???ی مستطیلی نازک ناهمسان‌گرد، تحت بارگذاری و شرایط مرزی مختلف، مورد بررسی قرار گرفته است. بارگذاری به‌صورت فشار/کشش یکنواخت روی لبه‌ها، با نسبت‌های مختلف در نظر گرفته شده است. سه نوع شرایط مرزی مورد بررسی قرار گرفته است. شر ط مرزی اول به‌صورت چهار لبه با تکیه‌گاهی ساده، نوع دوم به‌صورت ترکیبی از دو تکیه‌گاه ساده و گیردار، روی لبه‌های روبرو، و نوع سوم به‌صورت ترکیبی از دو لبه‌ی آزاد و دو لبه‌ی گیردار، روی لبه‌های روبرو، انتخاب شده‌اند. تحلیل‌ها بر اساس دو نظریه?ی پلاستیسیته متداول، نظریه??ی تغییرشکل هنکی (DT) و نظریه?ی نموی (IT) انجام شده است. برای منحنی تنش-کرنش صفحه یک‌بعدی از مدل رامبرگ-آزگود استفاده شده است. معادله‌های ساختاری الاستیک-پلاستیک، برای هر دو نظریه‌ی تغییرشکل و نموی، بر پایه‌ی معیار تسلیم ناهمسان‌گرد هیل-48 توسعه داده شده و به‌کار گرفته شده‌اند. بار بحرانی کمانش با استفاده از کمینه‌سازی معیار انتگرالی یگانگی پاسخ تعیین و محاسبه شده است. برای کمینه‌سازی معیار انتگرالی یگانگی پاسخ، جابه‌جایی برون-صفحه‌ای بر اساس روش ریتز، به‌صورت ترکیب خطی از تابع‌های حدس قابل قبول، تقریب زده شده است. تابع‌های حدس به‌صورت چندجمله‌ای با ضریب‌های مجهول انتخاب شده‌اند. آن‌گاه با کمینه کردن تابع انرژی پتانسیل کل نسبت به هر ضریب‌های مجهول تابع حدس، یک دستگاه معادلات همگن به‌دست می‌آید. با بحرانی کمانش با استفاده از کوچکترین مقدار ویژه‌ی ماتریس ضرایب دستگاه محاسبه شده است. برای مطالعه‌ی موردی، مشخصات یک صفحه‌ی آلومینیوم AL 2024 T3 انتخاب شده است. پس از بررسی هم‌گرایی نتایج تحلیل، برای اعتبارسنجی نتایج، بار بحرانی کمانش برای حالت صفحه‌ی همسان‌گرد محاسبه و با نتایج منشر شده‌ی موجود مقایسه شده است. سازگاری خوب بین نتایج، نشان‌دهنده‌ی اعتبار تحلیل‌های انجام شده است. سپس اثر نسبت بارگذاری، شرایط تکیه‌گاهی و نوع نظریه‌ی پلاستیسیته بر پیش‌بینی بار کمانش صفحه‌ی ناهمسان‌گرد ارتوتروپیک، بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهند در نظر گرفتن ناهمسان‌گردی اثر کمی بر بار بحرانی کمانش پیش‌بینی شده دارد. به‌گونه‌ای که بیشترین اختلاف بین نتایج صفحه‌ی همسان‌گرد و ناهمسان‌گرد نزدیک به 10% مشاهده شده است. کلمات کلیدی : کمانش الاستیک-پلاستیک، صفحه‌ی نازک مستطیلی، ماده ناهمسان‌گرد، معیار تسلیم هیل، روش ریتز.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی