تحليل غيرخطي خمش و كمانش صفحات حلقوي از جنس مواد تابعي

Nonlinear bending and buckling analysis of functionally graded annular plates

هدف اصلي از اين تحقيق تحليل غير خطي خمش و كمانش صفحات حلقوي از جنس مواد تابعي با تغييرات خواص در راستاي شعاعي تحت بار مكانيكي به كمك روش رهايي پويا مي باشد. خواص مكانيكي صفحه تابعي در جهت شعاع با استفاده از مدل موري- تاناكا تعيين شده است. معادلات غير خطي با استفاده از تيوري تغيير شكل‌هاي برشي مرتبه اول و فرضيه تغيير شكل‌هاي بزرگ فون كارمن ارايه مي شود. براي حل معادلات غيرخطي از روش رهايي پويا و روش تفاوت‌هاي محدود استفاده شده است. با توجه به عدم وجود تحقيقي مشابه براي خمش و كمانش صفحات گرد تابعي با تغييرات خواص در راستاي شعاعي تحت بارهاي مكانيكي، برخي از نتايج با پاسخ هاي بدست آمده از نرم‌افزار المان محدود آباكوس براي صفحات تابعي مقايسه شده است. همچنين به مقايسه پاسخ‌هاي روش حل حاضر با برخي گزارش‌هاي موجود در مقالات براي صفحات حلقوي همسان‌گرد پرداخته شده است و مطابقت خوب بدست آمده حاكي از صحت و دقت روش عددي بكار رفته است. در انتها اثرات پارامترهاي مختلفي همچون شرايط مرزي گوناگون، تاثير توان ماده تابعي، نسبت ضخامت به شعاع خارجي، نسبت شعاع داخلي به شعاع خارجي براي خمش و كمانش صفحات مورد بررسي قرار گرفته است.

The main purpose of this study is to investigate nonlinear bending and buckling analysis of radially functionally graded annular plates subjected to uniform in-plane compressive loads by Dynamic Relaxation method. The mechanical properties of plates assumed to vary continuously along the radial direction by the Mori–Tanaka distribution. The nonlinear formulations are based on first order shear deformation theory (FSDT) and large deflection von Karman equations. The dynamic relaxation (DR) method combined with the finite difference discretization technique is employed to solve the equilibrium equations. Due to the lack of similar research for the bending and buckling of functionally graded annular plates with material variation in the radial direction, some results are compared with the ones reported by the ABAQUS finite element software. Furthermore, some comparison study is carried out to compare the current solution with the results reported in the literature for annular isotropic plates. The achieved good agreements between the results indicate the accuracy of the present numerical method. Finally, numerical results for the maximum displacement and critical buckling load for various boundary conditions, effects of grading index, thickness-to-radius ratio and inner radius -to-outer radius ratio are presented.