تحليل غيرخطي كمانش نانوتير كامپوزيتي با درنظر گرفتن نقص هندسي اوليه با استفاده از روش اجزاء محدود

Nonlinear Buckling Analysis of Nano-composite Beam with Initial Geometrical Imperfection using Finite Element Method

در اين پژوهش، تحليل كمانش غيرخطي نانوتيركامپوزيتي مدرج تابعي تقويت شده با توزيع‌هاي مختلف نانو لولۀ نيتريد-بور براساس تئوري الاستيسيته غيرمحلي به‌روش اجزاء محدود بررسي مي‌شود. نانوتيركامپوزيتي تحت بارگذاري‌هاي الكتروترمومكانيكي و نقص هندسي اوليه درنظر گرفته مي‌شود. نانولوله‌هاي نيتريد- بور در راستاي ضخامت تير به‌صورت يكنواخت و مدرج تابعي با چيدمان كاهشي- افزايشي توزيع شده‌اند و از مدل مخلوط توسعه يافته، براي تخمين خواص نانوتير كامپوزيتي استفاده شده است. محيط الاستيك اطراف نانوتير كامپوزيتي هوشمند به‌صورت بستر الاستيك مدل‌سازي شده است. معادلات حاكم با استفاده از روش انرژي و تئوري غيرموضعي الاستيسيته استخراج شده و بار كمانش بحراني براي نانوتير كامپوزيتي با شرايط مرزي مختلف شامل دو طرف تكيه‌گاه ساده يا دو طرف تكيه‌گاه گيردار به‌روش اجزاء محدود به‌دست مي‌آيند. نتايج نشان مي‌دهد با افزايش پارامتر نقص هندسي، سفتي نانوتير كامپوزيتي افزايش يافته، درنتيجه پايداري سازه افزايش مي‌يابد. استحكام چيدمان كاهشي- افزايشي، بيشتر از توزيع يكنواخت است. همچنين با اعمال پارامترهاي ميدان الكتريكي و بستر الاستيك بار كمانش بحراني نانوتير كامپوزيتي افزايش مي‌يابد.

In this research, the nonlinear buckling analysis of Functionally Graded (FG) nano-composite beam reinforced by various distributions of Boron Nitrid Nanotube (BNNT) is investigated under electro-thermodynamical loading with considering initial geometrical imperfection. The analysis is performed based on nonlocal elasticity theory and using the Finite Element Method (FEM). Various distributions of BNNT along the beam’s thickness are considered as uniform and decreasing-increasing functionally graded; and the extended mixture model is used to estimate the properties of nano-composite beam. The elastic medium around the smart nano-composite beam is modeled as elastic foundation. The governing equations of equilibrium are derived using energy method and nonlocal elasticity theory; and the critical buckling load is obtained for various boundary conditions such as simply-simply supported (S-S) and clamped-clamped (C-C) using the FEM. The results indicate that with an increase in the geometrical imperfection parameter, the stiffness of nano-composite beam increases and consequently the stability of the system increases. The effect of FG-X distribution type is more than uniform distributions. Also, the critical buckling load of nano-composite beam increases with an increase in the electric field and elastic foundation.