Skip to main content
SUPERVISOR
Mojtaba Azhari,Bijan Boroomand
مجتبی ازهری (استاد راهنما) بیژن برومندقهنویه (استاد مشاور)
 
STUDENT
Arezu Samady dinany
آرزو صمدی دینانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Elastic and Inelastic Buckling of Thick Laminated Plates Using Finite Layer Method
Composite materials have been obtained by combining two or more material on the microscopic scale. Laminated plates are made of several individual layers. In which the fibers are oriented in a specified direction to efficiently provide required strength and stiffness parameters. Rectangular plates made of laminated composite material have been used extensively in various branches of engineering and industrial products such as building structures, aerospace, aircraft, marine and etc., due to high strength and stiffness, low weight, excellent resistance to corrosive substances and satisfactory durability under fatigue loading. To use laminated composite plates effectively and rightly a perfect understanding of their mechanical behavior under various loading with different boundary conditions is needed. These plates are often employed in situation where they are subjected to in-plane compressive loading, so buckling is very probable for them. Buckling of composite laminated plates usually generates large deformation in low stress. Thus, it can be dangerous and solving the buckling problems accurately is very important. The buckling problem of laminated composite plates has been investigated by many researchers with different methods. In the present study, the elastic stability of both isotropic and composite laminated plates with different end conditions and also the inelastic buckling of thick plates are studied by the finite layer method. The plate can be subjected to uniaxial or biaxial compression loading. The finite layer method is an extension of the well-known finite element method. This method efficiently transformed three-dimensional problem into one-dimensional because of the trigonometric properties. By using the finite layer method the transverse shear stiffness is calculated so the results can be more accurate for buckling of thick plates. In the finite layer method each lamina in the composite plate is divided by one or more finite layers. For the in-plane interpolations of displacements trigonometric functions are used that are dependent on boundary condition, while polynomials are employed in the thickness direction. By assuming the displacement functions, u, v and w and using energy approach, for each layer the stiffness and stability matrices are obtained. Then for all the layers forming the plate stiffness and stability matrices by using connectivity matrix is assembled to give an eigenvalue matrix which can be solved for the critical buckling load of the plate. Deformation theory is used for solving the inelastic buckling of the plates. Deformation theory gives more accurate results than flow theory for inelastic buckling. For the plates with high width to thickness ratio elastic buckling and for the plates with low width to thickness ratio inelastic buckling is happened. For solving the inelastic buckling of thick plates by using the finite layer method three dimensional formulations is needed. This method enables a full three-dimensional analysis, it is economical and simple to program, saves time and computing effort and also reduces storage requirement. Numerical results for elastic and inelastic buckling of plates are presented to demonstrate the accuracy and efficiency of this method. The effects of thickness, loading, aspect ratios, different boundary conditions and number of layers on buckling of plates are studied. Keywords: Finite Layer Method, Laminated Composite plate, Local buckling, Inelastic buckling
مواد کامپوزیت از به هم پیوستن دو یا چند ماده در مقیاس ماکروسکوپیک ساخته می شوند. در ورق های کامپوزیت لایه ای برای دستیابی به سختی و مقاومت مطلوب، لایه های کامپوزیتی روی هم قرار داده می شوند. ورق های کامپوزیت لایه ای به خاطر دارا بودن مزایای فراوان از جمله مقاومت و مدول الاستیسیته ی بالا، وزن کم، مقاومت بالا در برابر خوردگی، مقاومت مناسب در برابر پدیده ی خستگی و... امروزه در شاخه های مختلف مهندسی و صنعت از جمله صنعت ساختمان، هوافضا و... به کار برده می شوند. ورق ها در محل های به کارگیری معمولاً در معرض بارگذاری فشاری یا برشی داخل صفحه قرار می گیرند، در نتیجه پدیده ی کمانش برای آن ها بسیار محتمل است. مقادیر کوچک تنش های اعمالی منجر به تغییر شکل های بزرگ می شود، در نتیجه بررسی مسأله کمانش ورق ها از اهمیت بالایی برخوردار است. می توان گفت مسأله کمانش ورق یکی از مهم ترین مسأله حاکم بر ورق ها می باشد. در این پایان نامه کمانش موضعی الاستیک ورق hy;های ایزوتروپیک و کامپوزیت لایه ای با شرایط مرزی مختلف تحت بارگذاری تک محوری یا دو محوری و هم چنین کمانش موضعی غیر الاستیک ورق های ضخیم با استفاده از روش لایه محدود مورد مطالعه قرار گرفته است. این روش توسعه ای از روش شناخته شده ی اجزاء محدود می باشد. به منظور حل با روش لایه محدود لازم است ورق کامپوزیت لایه ای به تعداد دلخواهی لایه تقسیم شود. در این روش برای هر لایه، درون یابی جابه جا یی های داخل صفحه به وسیله ی توابع مثلثاتی با در نظر گرفتن شرایط مرزی و درون یابی جابه‍جایی های در جهت ضخامت توسط توابع چند جمله ای انجام می گیرد. با استفاده از روش لایه محدود آنالیز سه بعدی به علت خاصیت تعامد مثلثاتی می‍تواند به یک سری آنالیزهای یک بعدی تبدیل شود. با در نظر گرفتن توابع جابه جایی به فرم مطلوب و فرمول بندی معادلات به روش انرژی ماتریس های سختی و پایداری برای هر لایه محاسبه می شوند. پس از سوار کردن ماتریس های لایه های تشکیل دهنده ی ورق به وسیله ماتریس اتصال بر روی هم، نهایتاً با حل مسأله مقادیر ویژه بار بحرانی کمانش ورق کامپوزیت لایه ای بدست می آید. روش لایه محدود روشی مناسب برای تحلیل سه بعدی مسائل می باشد. برای این تحلیل ها در محیط نرم افزار MATLAB برنامه هایی تدوین و نتایج بدست آمده به صورت جدول و نمودار ارائه شده است. کلمات کلیدی : کمانش موضعی الاستیک، کمانش موضعی غیر الاستیک، روش لایه محدود، ورق کامپوزیت لایه ای

ارتقاء امنیت وب با وف بومی