Skip to main content
SUPERVISOR
Seyed Ailreza Shahidi rizi,Mehdi Salmani tehrani
سید علیرضا شهیدی ریزی (استاد مشاور) مهدی سلمانی تهرانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Milad Sharifian nejad
میلاد شریفیان نژاد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Analysis of Elastic-Plastic Buckling of an Anisotropy Rectangular Thin Plate using Bilinear Stress-Strain Curve
Buckling of plates and shells is a very important concern in many industrial applications. For example, in military and some other sensitive industries, such as aerospace and submarine industries, due to special application and the loading which is imposed on the plates/shells, buckling is potentially a common failure mode of structures. If before the buckling is initiated, at least one material point of the structure experiences yielding, then buckling is called elastic-plastic, or briefly, plastic buckling. On the other hand, thin plates are usually produced by cold rolling process. As it is well known, the cold-rolled plates are intrinsically anisotropic in plastic deformation. Therefore when cold-rolled plates are used in the so-called applications, where the buckling phenomenon is a potential risk, the plastic anisotropy should be taken into account, if plastic buckling to be studied. In this thesis, plastic buckling of a rectangular thin plate, with plane anisotropy in plastic deformation, under uniform normal edge traction, is studied. For this purpose, the critical buckling load was determined based on minimizing the integral criterion of uniqueness of the solution. A polynomial Rayleigh-Ritz approach was used to approximate transversal displacement of the plate. Hill’s 48 orthotropic yield criterion was employed to derive elastic-plastic constitutive equations for both Incremental and Deformation (IT and DT) plasticity theories. The uniaxial behavior of the material was modeled by a bilinear stress-strain curve. A bilinear model, compared with Ramberg-Osgood model, which has been extensively used in previous researches, allows to introduce a specific yield stress in the material properties. To study the effect of boundary conditions on the critical buckling load, different combinations of simply supported and clamped boundary conditions was examined for different edges of the plate. Substituting the increment of stress and strain components in terms of trial transverse displacement, in uniqueness criterion, the integral can be computed as a function of unknown coefficients. The result of the integral should be then minimized with respect to unknown coefficients. This procedure results in a homogeneous system of algebraic in terms of the unknown coefficients. For non-trivial solution, the determinant of the coefficient matrix should be equated to zero. The critical buckling load is then determined as the lowest root of the matrix determinant. A MTLAB code has been developed to derive the matrix determinant and solve for critical buckling load. The results show that the buckling load increases as the all anisotropy (Lankford) coefficients increase. The greatest difference between buckling load for isotropic and anisotropic plate was found to be around 10% which was occurred for CSCS boundary conditions. Keywords: Elastic-Plastic Buckling, Rectangular Thin Plate, Plane Plastic Anisotropy, Hill’s 48 Yield Criterion, Bilinear Stress-Strain Curve
پدیده ی کمانش از جمله عامل‌های مهم و اساسی در کاربرد صفحه‌ها در صنعت است. برای نمونه در صنایع نظامی و حساس مانند هوافضا و صنایع زیردریایی، به دلیل نحوه ی کاربرد صفحه ها امکان بروز کمانش در آن ها وجود دارد. صفحه‌های به کار رفته در صنعت بیشتر از روش‌های نورد سرد و گرم تولید می‌شوند. از این روی این صفحه‌ها به طور ذاتی دارای ناهمسان گردی هستند. اگر این صفحه‌ها در کاربرد صنعتی مورد نظر در معرض خطر کمانش قرار بگیرند، پیش‌بینی ظرفیت کمانش بر اساس ناهمسان‌گردی رفتار مکانیکی آن ها کاملاً ضروری خواهد بود. در این پایان‌نامه کمانش الاستیک-پلاستیک صفحه ی مستطیلی نازک، دارای ناهمسان گردی با فرض منحنی تنش-کرنش دوخطی بررسی شده است. معادلات ساختاری الاستیک-پلاستیک برای هر دو نظریه ی نموی (IT) و تغییرشکل (DT) پلاستیسیته بر پایه ی معیار تسلیم هیل-48 توسعه داده شده است. شرایط تکیه گاه اعمالی بر صفحه به صورت ساده و ترکیبی از ساده و گیردار در نظر گرفته شده است. بار بحرانی کمانش از روش کمینه کردن معیار انتگرالی یگانگی پاسخ به‌دست آمده است. این کار با تخمین تابع‌های حدس برای جابه جایی عرضی، توسط روش ریتز و کمینه کردن تابع انرژی پتانسیل کل نسبت به هر ضریب تابع حدس انجام شده است. با این کار یک دستگاه معادلات همگن به دست می آید. بار بحرانی کمانش، کوچکترین مقدار ویژه ی ماتریس ضرایب دستگاه معادلات همگن است. با بررسی بارهای بحرانی کمانش به ازای ضرایب ناهمسان گردی مختلف این نتیجه حاصل شد که، هر چه ضرایب ناهمسان‌گردی بزرگ تر شوند بار بحرانی کمانش افزایش می یابد. در زمانی که این ضرایب بزرگ تر و کوچک تر از مقدار یک باشند، با توجه به تعریف ضریب لنکفورد، بار بحرانی کمانش به ترتیب بیشتر و کمتر از حالت همسان گرد می شود. زمانی که شرایط تکیه گاهی درجات آزادی بیشتری را محدود کند بار بحرانی کمانش افزایش یافته و صفحه در تنش بالاتری دچار کمانش می شود. بیشترین تفاوت ضریب بار بحرانی کمانش بین حالت همسان گرد و ناهمسان گرد، برای تکیه گاه (CSCS) اتفاق افتاده و این مقدار تقریباً برابر 10% بوده است. کلمات کلیدی: کمانش الاستیک-پلاستیک، صفحه ی نازک مستطیلی، ناهمسان گردی پلاستیک صفحه‌ای، معیار تسلیم هیل 48، منحنی تنش-کرنش دوخطی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی