تحليل غيرخطي حرارتي - مكانيكي پنل استوانه اي كامپوزيتي تقويت شده با نانولوله هاي كربني مدرج تابعي

Nonlinear Thermo-Elastic Analysis of Functionally Graded Carbon Nanotube Reinforced Composite Cylindrical Panel

در اين تحقيق تحليل غير خطي خمش پنل هاي استوانه اي كامپوزيتي تقويت شده با توزيع تابعي نانو لوله هاي كربني تحت بار عرضي يكنواخت مكانيكي و گراديان حرارتي در راستاي شعاعي مورد بررسي قرار مي گيرد. معادلات حاكم بر اساس تئوري برشي مرتبه اول و كرنش هاي غير خطي فون كارمن استخراج شده اند. چهار نوع توزيع يكنواخت و مدرج تابعي براي نانولوله هاي كربني در راستاي ضخامت پنل در نظر گرفته شده است. دستگاه معادلات غيرخطي كوپل به دست آمده با استفاده از تركيب روش هاي عددي رهايي پويا و اختلاف محدود براي چيدمان هاي مختلفي از شرايط مرزي ساده و گيردار حل گشته اند. به منظور اعتبار سنجي دقت و صحت روش حاضر، برخي نتايج به دست آمده با موارد موجود در ديگر مقالات و همچنين نرم افزار اجزا محدود آباكوس مقايسه شده است. در مطالعه پارامتري انجام شده تاثير پارامترهايي همچون توزيع نانو لوله هاي كربني، ضخامت و طول به شعاع پوسته، شرايط مرزي، كسر حجمي نانولوله ها و زاويه دهانه پنل بر جابجايي شعاعي پوسته و منتجه هاي تنش بررسي شده است. نتايج به دست آمده حاكي از اين است كه براي هر دو شرط مرزي ساده و گيردار بيشترين و كمترين مقادير خيز بترتيب مربوط به چيدمان هاي O و X نانولوله هاي كربني مي باشند.

In this study, nonlinear bending analysis of functionally graded carbon nanotube reinforced composite (FG-CNTRC) cylindrical panels subjected to a uniform transverse mechanical load and thermal gradient along the radial direction is investigated. The equilibrium equations are derived based on first-order shear deformation shell theory (FSDT) and nonlinear von karman strains. Four types of uniform and functionally graded distributions of the reinforcement along the thickness direction of panels are considered. The nonlinear coupled equations of motion are solved by combination of dynamic relaxation (DR) and finite difference methods for different combinations of simply supported and clamped boundary conditions. In order to verify the current work, some obtained results are compared with the solutions reported in the literature and also ABAQUS finite element packages. In the presented parametric study, the effects of distribution of carbon nanotubes (CNTs), thickness-to-radius and length-to-radius ratios, boundary conditions, volume fraction of CNTs and panel angel is considered on the deflection and stress resultants in detail. The results show that FG-O and FG-X distributions of CNTs have the maximum and minimum values of deflection, respectively, for both simply supported and clamped boundary conditions.