پاسخ غيرخطي چندلايه‌ي فلز كامپوزيت تحت بارگذاري حرارتي و ديناميكي

Non-linear response of Fiber Metal Laminates subjected to Dynamic loading

چندلايه‌هاي فلز-كامپوزيت سازه‌هاي مركب تشكيل‌شده از لايه‌هاي سبك كامپوزيتي و لايه‌هاي فلزي مي‌باشند كه داراي مقاومت ضربه‌اي و جذب انرژي بالا همراه با وزن پايين مي‌باشند. در اين مطالعه، با استفاده از روابط حاكم بر رفتار غيرخطي ورق چندلايه‌ي فلز-كامپوزيت، به بررسي اثرات مختلف حاكم بر ورق مانند دما و بارگذاري ديناميكي پرداخته شده است. بدين منظور با استفاده از تئوري تغيير شكل‌هاي بزرگ وون كارمن اثرات غيرخطي هندسي در نظر گرفته شده است و معادلات حاكم بر جابجايي ورق با استفاده از اصل كار مجازي استخراج گرديده‌اند. شرايط مرزي در تمامي لبه‌هاي ورق به صورت تكيه‌گاه ساده در نظر گرفته شده است. سپس معادلات مشتقات جزئي غيرخطي حركت با استفاده از روش گالركين به حالت معادلات مشتقي ساده تبديل شده‌اند كه به صورت تحليلي با استفاده از روش مقياس‌هاي چندگانه حل شده‌اند و يك رابطه‌ي تحليلي براي فركانس‌هاي غيرخطي ورق بدست آمده است. نتايج تحليل تئوري انجام شده با نتايج ارائه شده در مطالعات پيشين مقايسه گرديده و تطابق خوبي مشاهده شده است. با استفاده از مدل تحليلي اعتبارسنجي شده، اثر تغييرات درجه حرارت، بستر الاستيك و مقادير حداكثر فشار مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه افزايش دامنه بارگذاري، منجر به افزايش تغيير شكل و كاهش نسبت فركانسي سيستم خواهد شد. همچنين نتايج نشان داد كه چندلايه‌هاي فلز كامپوزيت مي‌توانند انتخاب مناسبي براي سازه‌هاي تحت بارگذاري ديناميكي ‌باشند.

Fiber metal laminates (FMLs) are hybrid structures composed of composite lightweight layers and aluminum layers that have high impact resistance and energy absorption along with low weight. In this study, by using of governing equation of non-linear behavior of FMLs, the effect of various parameter such as visco-Pasternak foundation and dynamic loading in environment temperature have been investigated. For this purpose, the geometric nonlinearity effects are taken into account with the von Kármán large deflection theory and the governing equations of motion for the plate are derived by the use of the virtual work principle. The simply supported boundary conditions are considered for all edges of the plate. Then, Nonlinear Partial differential Equations (PDEs) of motion by using of the Galerkin method are transformed to a single nonlinear Ordinary Differential Equation (ODE), which is solved analytically by the multiple time scales method, and an analytical relation is found for the nonlinear frequency of these plates. The results of conducted theoretical analyses compared with the presented results in the literature and good agreement is found. By using the validated theoretical model, the influences of changes in temperature change, viscoPasternak foundation and peak pressure values are investigated. The results indicated that increasing the peak pressure values would lead to an increase in deformation and a decrease in the frequency ratio of the system. The results also show that FMLs would be a good choice for structures under dynamic loading.