تحليل كمانش حرارتي پوسته هاي مخروطي ساخته شده از كامپوزيت هاي تقويت شده با توزيع هدفمند نانو لولههاي كربني

Thermal buckling of functionally graded carbon nanotube-reinforced composite conical shells

در اين مقاله كمانش حرارتي پوستههاي مخروطي ساخته شده از كامپوزيتهاي تقويت شده با توزيع هدفمند نانو لولههاي كربني مورد مطالعه قرار گرفته است. خواص مكانيكي موثر ماده نانو كامپوزيت با استفاده از قانون تركيب اصلاح شده ارايه گرديده است. روابط حاكم بر اساس تيوري تغيير شكل برشي مرتبه اول و روابط كرنش-تغيير مكان غيرخطي دانل و با استفاده از اصل هميلتون استخراج شده است. با در نظر گرفتن حل غشايي معادلات تعادل در حالت خطي نيروهاي پيشكمانش بدست آمده است. با بكارگيري روش تفاضل مربعات تعميم يافته در راستاي محوري و عملگر مشتقگير متناوب در راستاي محيطي معادلات پايداري گسستهسازي شده و دماي بحراني كمانش محاسبه گرديده است. نتايج تحقيق حاضر با نتايج موجود در مقالات ديگر اعتبار سنجي شده و سپس تاثير عوامل مختلف از جمله مقادير كسر حجمي و نوع توزيع نانو لولههاي كربني، شرايط مرزي و پارامترهاي هندسي بر كمانش حرارتي پوسته مخروطي نانو كامپوزيت بررسي شده است. نتايج نشان ميدهد كه مقادير كسر حجمي و نوع توزيع نانو لولههاي كربني در راستاي ضخامت تاثير قابل توجهي بر پايداري حرارتي پوسته مخروطي ساخته شده از مواد نانو كامپوزيت دارد.

In the present study, thermal buckling analysis of functionally graded carbon nanotube reinforced composite (FG-CNTRC) conical shells is presented. The effective material properties of FG-CNTRCs are determined using the extended rule of mixture. By employing the Hamilton’s principle and based on first-order shear deformation theory and Donnell strain-displacement relations, the governing equations are obtained. The membrane solution of linear equilibrium equations is considered to obtain the pre-buckling force resultants. Using the generalized differential quadrature method in axial direction and periodic differential operators in circumferential direction, the stability equations are discretized and the critical buckling temperature difference of shell is obtained. The accuracy of the present work is first validated by the results given in the literature and then the impacts of involved parameters such as volume fractions and types of distributions of carbon nanotubes, boundary conditions and geometrical parameters on thermal buckling of functionally graded nanocomposite conical shell are investigated. The results indicate that the values of volume fractions and types of distributions of carbon nanotubes along the thickness direction play an important role on thermal instability of FG-CNTRC conical shells.