Skip to main content
SUPERVISOR
Bijan Boroomand,Mojtaba Azhari
بیژن برومندقهنویه (استاد مشاور) مجتبی ازهری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hamid Foroughi
حمید فروغی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Thermal and mechanical buckling and free vibration of thick functionally graded plate resting on elastic foundation using the finite strip method
In this thesis, free vibration and buckling of thick rectangular plates made of functionally graded material (FGM) under various types of mechanical and thermal loading is considered. It is assumed that the plate resting on elastic foundation during deformation. The derivation of equations is based on the third order shear deformation theory (TSDT). Functionally graded materials (FGM) are advanced composites that are designed to tolerate high stresses especially high temperature gradients. It is assumed that FGM plates have two fuully ceramic and metal surfaces. Ceramic supplies high thermal resistance while metal provides high stiffness and ductility.The mechanical non-homogeneous properties of FGM plate vary smoothly by distribution of power law across the plate thickness, while the poison's ratio is supposed to be constant. The elastic foundation is modeled by Winkler and two parameters Pasternak model. Most researches have simulated the behavior of elastic foundation using only normal stresses, based on a model developed by Winkler. In this simplified model, a proportional interaction between pressure and deflection of plate and elastic foundation is assumed, which is carried out in the form of discrete and independent vertical springs. Pasternak model, suggested considering not only the normal stresses but also the transverse shear deformation and continuity among the spring elements, and its subsequent applications for developing the model for buckling and free vibration analysis proved to be more accurate than Winkler model. The fundamental equations for rectangular plates of functionally graded material (FGM) resting on elastic foundation are obtained by discretizing the plate into some finite strips. The solution is obtained by the minimization of the total potential energy and solving the corresponding eigenvalue problem. The governing equations are solved for FGM plates under the free vibration and mechanical and thermal loadings, separately. In mechanical buckling, two types of uniaxial and biaxial loading are obtained and discussed. In the same way, free vibration of FGM plates resting on elastic foundation is considered and free vibration frequencies are drived and compared with other similar researches. In thermal buckling, Three types of thermal loadings, uniform temperature rise, linear temperature change across the thickness and nonlinear temperature change across the thickness are considered and the buckling temperature difference are derived. In addition, numerical results for a variety of functionally graded plates with different boundary conditions are presented and compared with those available in the literature. Furthermore, the effects of different values of the foundation stiffness parameters on the FGPs’ buckling and free vibration are determined and discussed. Keywords: Mechanical buckling, Thermal buckling, Free vibration, Thick functionally graded plate, Elastic foundation, Finite strip method
یکی از شروط اصلی پایداری یک سازه، تأمین تکیه گاه مناسب مورد نیاز برای سازه است. عملکرد سازه‌ها بر روی بستر، از دیر باز مورد توجه بوده است. علت این امر را می‌توان در خسارات ناشی از عدم تحلیل صحیح رفتار یک سازه بر روی بستر جستجو کرد. امروزه با توجه به کاربرد گسترده ورق ها به عنوان یکی از اجزای سازه ای در رشته ها و صنایع مختلف، بررسی عملکرد ورق ها بر روی بستر ارتجاعی مورد توجه قرار گرفته است. از طرفی با توسعه فناوری های پیشرفته و صنایعی که در آن سازه ها تحت تنش های مکانیکی، حرارتی و ارتعاش شدید قرار می گیرند، باعث شد نیاز به استفاده از موادی که قادر به تحمل این تنش ها باشند، بیش از پیش احساس شود. به همین منظور، مواد با ساختار ناهمسان در ضخامت (FGM) که اکثراً از ترکیب سرامیک و فولاد ساخته می شوند توسط محققان ابداع گردید. در مطالعه حاضر کمانش ورق های FGM نیمه ضخیم تحت بار های مکانیکی و حرارتی و همچنین ارتعاش آزاد این ورق ها بر روی بستر ارتجاعی ارائه شده است. مدل بستر ارتجاعی وینکلر ساده ترین مدلی است که برای مدل سازی بستر ارتجاعی بر پایه یک سری فنر های با عملکرد گسسته ارائه شده است. مدل بستر ارتجاعی مورد استفاده در این مطالعه بستر ارتجاعی دو پارامتری پاسترناک می باشد، که حاصل اضافه کردن یک لایه برشی به مدل بستر ارتجاعی وینکلر، به منظور اصلاح این مدل می باشد. همچنین در این مطالعه از تئوری برشی مرتبه سوم به منظور تحلیل ورق های نیمه ضخیم استفاده شده است. با استفاده از روش نوار محدود و تقسیم ورق به نوار های در جهت طولی و استفاده از سه خط گره ای و به کار گیری روش انرژی، مسئله ورق FGM بر روی بستر ارتجاعی مورد تحلیل قرار گرفت. در نهایت نتایج برای شرایط مرزی مختلف در قالب جداول و نمودار هایی برای شرایط مختلف بارگذاری و عوامل گوناگون تاثیر گذار بر رفتار ورق به دست آمده و با نتایج معتبر مطالعات قبلی، مقایسه گردید که نشان از مطلوب بودن روش به کار گرفته شده در این مطالعه دارد. کلمات کلیدی: کمانش مکانیکی و حرارتی، ارتعاش آزاد، ورق نیمه ضخیم، بستر ارتجاعی، روش نوار محدود

ارتقاء امنیت وب با وف بومی