تحليل غيرخطي ‌كمانش هيگروترمومكانيكي پنل‌ استوانه‌اي نازك تقويت‌شده مدرج تابعي بر بستر الاستيك

Nonlinear hygro-thermo-mechanical buckling analysis of eccentrically stiffened thin FG cylindrical panel on elastic foundations

حل تحليلي و عددي پنل‌هاي تقويت‌ شده در صنعت گامي مؤثر در جهت طراحي اين‌گونه سازه‌ها مي‌باشد. در اين مقاله يك روش تحليلي به منظور بررسي پايداري غيرخطي پنل‌هاي استوانه‌اي نازك تقويت‌شده مدرج تابعي بر بستر الاستيك، تحت بارگذاري‌هاي هيگروترمومكانيكي ارائه شده‌ است. تقويت‌كننده‌ها مايل در نظر گرفته‌‌ شده‌‌اند. پنل داراي نقص هندسي اوليه مي‌باشد. خصوصيات مواد وابسته به دما بوده و در راستاي ضخامت، بر اساس قانون توزيع تواني ساده در نظر گرفته‌‌ شده‌ است. بستر الاستيك بر اساس مدل پيشنهادي وينكلر و پاسترناك فرض شده است. روابط حاكم بر اساس تكنيك تقويت‌كننده‌هاي تكه‌اي لخنيتسكي و تئوري كلاسيك پوسته‌ها و با توجه به الگوي غيرخطي فن‌كارمن-دانل، استخراج شده است. روابط صريح منحني خيز فشار براي پنل‌هاي استوانه‌اي مدرج تابعي با استفاده از تابع تنش و روش گالركين به‌دست آمده است. تأثير زاويه تقويت‌كننده‌، پارامتر‌هاي متفاوت ابعادي، شاخص كسر حجمي، نقص هندسي اوليه، سفتي بستر الاستيك و درصد رطوبت بر پس‌كمانش پنل‌ مدرج تابعي، بررسي شده‌ است. در بارگذاري ترمو مكانيكي تأثير وجود گراديان دما در ضخامت پنل و تأثير شرايط مرزي مختلف نيز بررسي شده است. نتايج حاصل با ساير مراجع مورد راستي-آزمايي قرار گرفته است.

Exact and numerical solution of eccentrically stiffened panels in the industry is a major step forward in the design of these structures. This paper presents an analytical approach to investigate the nonlinear stability analysis of eccentrically stiffened thin FG cylindrical panels on elastic foundations subjected to hygro-thermo-mechanical loads. The stiffeners are assumed to be spiral-type. The panel has the initial geometrical imperfection. The material properties are assumed to be temperature-dependent and graded in the thickness direction according to a simple power law distribution. The elastic foundation is considered based on Winkler and Pasternak proposed model. Governing equations are derived basing on the Lekhnitsky smeared stiffeners technique and classical shell theory incorporating Von Karman-Donnell geometrical type nonlinearity. Explicit relations of load–deflection curves for FG cylindrical panels are determined by applying stress function and Galerkin method. The effects of angel of stiffener, different dimensional parameters, volume fraction index, initial geometrical imperfection, the stiffness of elastic foundation and moisture concentration on the postbuckling of FG panel are investigated. Also effects of temperature gradient through the thickness and effects of different boundary conditions are investigated for thermo-mechanical loading. The obtained results are validated by comparing with those in the literature.