Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad mehdi Saadatpour,Bijan Boroomand
محمدمهدی سعادتپور (استاد مشاور) بیژن برومندقهنویه (استاد راهنما)
 
STUDENT
Fatemeh Azhari
فاطمه ازهری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
In this dissertation, a meshfree method is developed for the bending analysis of thick laminated composite plates with different shapes and various boundary conditions using a higher-order Zig-Zag deformation theory. In the higher-order Zig-Zag theory proposed by Cho and Parmerter, a linear Zig-Zag variation of in-plane displacement is combined with a cubic variation of in-plane displacement field. The Zig-Zag term represents the shear strain discontinuity between layers resulted from the transverse shear stress continuity conditions. Moreover, the cubic part accounts for the overall parabolic transverse shear stress as in Reddy’s third-order shear deformation theory. By satisfying the transverse shear stress continuity as well as the shear free surface conditions, the Zig-Zag unknowns of each layer are derived in terms of the global unknown displacements of the mid-plane; therefore, the number of unknowns does not change as the number of layers increases. Consequently, for the thick laminates with high transverse anisotropy, this theory is suitable and computationally efficient. Furthermore, the details of imposing different boundary conditions including free, simply supported and clamped are given. In order to define the boundary conditions for free and simply supported edges, a variational approach combined with conventional conditions pertaining to displacements is used. However, for clamped edges, we show that satisfying the conventional Dirichlet conditions may lead to disappearance of transverse shear stress at the clamped edges. Therefore, a new set of conditions are proposed to avoid such an unwanted effect. The solution method used in this dissertation is a Trefftz type which falls in the category of meshfree methods. In this method, exponential basis functions (EBFs) with complex-valued exponents are used. The solution is split into homogenous and particular parts. The homogenous part is approximated by a series of EBFs and the unknown coefficients are determined by satisfaction of the boundary conditions through a collocation method using a discrete transformation technique. The way that one can generally evaluate the EBFs for a laminated plate using a Zig-Zag theory is demonstrated. Apart from giving explicit form of EBFs for single layer isotropic plates, useful for solution on relatively thick plates, we present similar explicit relations for three-layer sandwich plates with in-plane isotropy, having wide applications in structural/mechanical engineering. In addition, two different methods are proposed for approximating the particular solution including a method using another series of EBFs by means of the transformation used in the homogenous solution and the Fourier series solution. In this study, the first method is employed due to its great convergency in bending analysis of plates with uniform loadings. Moreover, the results of our numerical experiments including the bending analysis of composites with different boundary conditions and different configurations are provided and compared with those available in the literature to validate the results. It has been observed that the present method can perform excellently in a wide range of problems defined for the bending analysis of laminated plates. In addition, some results for a sandwich composite plate as a new benchmark using the Zig-Zag theory are presented for further sudies. Key words : Laminated composite plates, Exponential basis functions, Higher-order Zig-Zag deformation theory.
در این پایان نامه با استفاده از یک روش بدون شبکه مرزی و براساس تئوری تغییر شکل زیگزاگ مرتبه بالا، تحلیل خمشی ورق‌های کامپوزیت لایه‌ای ضخیم با شرایط مرزی گوناگون و اشکال هندسی دلخواه انجام شده‌است. تئوری تغییر شکل زیگزاگ استفاده شده در این پایان نامه، تئوری تغییر شکل زیگزاگ مرتبه بالای کو و پارمرتر می‌باشد که با ترکیب یک میدان جابجایی زیگزاگ خطی و یک میدان جابجایی مرتبه سوم با مختصات‌ عرضی، پیوستگی تنش برشی عرضی را بین لایه های ورق کامپوزیت ارضا می‌کند. لذا به دلیل ارضای پیوستگی تنش برشی عرضی، تحلیل ورق های کامپوزیت ضخیم توسط این تئوری امکان‌ پذیر می‌باشد. لازم به ذکر است که تعداد مجهولات جابجایی در تئوری تغییر شکل زیگزاگ استفاده‌شده با تئوری‌های تغییر شکل برشی مرتبه اول و سوم برابر بوده و بنابراین هزینه‌ی محاسباتی تحلیل ورق‌های کامپوزیت در مقایسه با این دو تئوری افزایش نمی‌یابد. علاوه بر این، انواع شرایط مرزی در ورق‌های کامپوزیت لایه‌ای ضخیم به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته و شرایط مرزی جدیدی برای لبه‌های گیردار بر اساس تئوری تغییرشکل برشی مرتبه سوم و تئوری حاضر، به منظور رفع مشکلات شرایط مرزی گیردار رایج درکلیه مراجع، پیشنهاد شده‌است. مراحل تحلیل خمشی ورق در روش عددی به کار گرفته شده، به دو بخش حل همگن و خصوصی تقسیم شده‌است. در حل همگن به منظور بیان توابع مجهول جابجایی ورق، از ترکیب توابع پایه نمایی با ضرایب ثابت استفاده می‌شود، که این ضرایب با ارضای مستقیم شرایط مرزی در نقاط در‌نظرگرفته شده بر روی مرز ورق بدست می‌آیند. همچنین در حل خصوصی ورق، با در نظر گرفتن سری دیگری از توابع پایه نمایی، پاسخ خصوصی ورق تخمین زده می‌شود. به منظور بررسی دقت روش استفاده شده در تحلیل خمشی ورق‌های ضخیم، مسائل گوناگون برای انواع ورق‌های کامپوزیت با شرایط مرزی و اشکال هندسی متنوع ارائه شده‌است. سپس نتایج حاصل توسط برنامه‌ای که در محیط نرم‌افزار Mathematica تدوین شده‌، ‌ با نتایج موجود در سایر مراجع براساس تئوری‌ها و روش‌های تحلیلی و عددی مختلف مقایسه شده‌اند. کلمات کلیدی : ورق های کامپوزیت لایه ای، توابع پایه نمایی، تئوری تغییر شکل زیگزاگ.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی