تحلیل رفتار پس از کمانش موضعی مقاطع جدار نازک کامپوزیتی با استفاده از روش نوار محدود نیمه انرژی
چکیده
در رساله دکتری حاضر روشی نیمه تحلیلی به نام روش نوارمحدود نیمه انرژی چندترمی جهت تحلیل رفتار پس ازکمانش سازه های جدارنازک کامپوزیتی ارایه شده است. در روش پیشنهادی یک تابع شکلی شامل یک سری درجات آزادی به عنوان تابع تغییر مکان خارج صفحه تعریف میگردد. در این تابع، تغییرات تغییرمکان خارج صفحه در امتداد طولی به صورت توابع هارمونیک و تغییرات عرضی این تابع تغییر مکان به صورت توابع چندجمله ای فرض میشوند. با جایگذاری تابع تغییرمکان خارج صفحه در معادله سازگاری ون کارمن و حل تحلیلی بر روی یک نوارمحدود، تنش های داخل صفحه محاسبه میگردند. سپس با انتگرال گیری از تنش های محاسبه شده و اعمال قضیه هوک برای مواد مرکب لایه ای، توابع تغییرمکان داخل صفحه تعیین میگردند. درادامه با تعریف درجات آزادی برتوابع تغییرمکان داخل صفحه محاسبه شده، ثابت های انتگرال گیری حل تحلیلی محاسبه میشوند. در نهایت با استخراج رابطه انرژی پتانسیل نوار محدود بر حسب درجات آزادی و اعمال اصل مینیمم انرژی پتانسیل شکل معادلات تعادل غیرخطی استخراج میگردند که با روی هم گذاری این معادلات برای یک صفحه یا سازه صفحه ای متشکل از مواد مرکب لایه ای که به نوارهای محدود تقسیم شده اند، معادله غیرخطی تعادل کل سازه برحسب درجات آزادی نوارهای محدود به دست می آید، که با اعمال شرایط مرزی مناسب، معادلات استخراج شده با به کارگیری روش تکرار نیوتن-رافسون قابل حل میباشند. روش ارایه شده توسط نرم افزار matlab به یک کدکامپیوتری تبدیل شده و صحت وحساسیت آن با استفاده از روش اجزاءمحدود (نرم افزار ansys) و روش نوارمحدود تمام انرژی مورد ارزیابی قرارگرفته است. لازم به ذکر است که روش نوارمحدود تمام انرژی در چند دهه اخیر توسط محققان مختلف جهت بررسی رفتار پس ازکمانش سازه های کامپوزیتی مورد استفاده قرارگرفته است. در این راستا به منظور استخراج نتایج روش نوارمحدود تمام انرژی یک کدکامپیوتری به زبان برنامه نویسی fortran توسط نگارنده تهیه شده است. لازم به ذکر است که مطالعات پارامتری مختلفی بر روی رفتار پس از کمانش صفحات و مقاطع کامپوزیتی جدارنازک صورت گرفته است که کلیه نتایج بیانگر دقت روش نوارمحدود نیمه انرژی ارایه شده در این پایان نامه میباشند. همچنین بر اساس نتایج ارایه شده میتوان نتیجه گرفت که از نظر دقت و اقتصاد محاسباتی روش نوارمحدود نیمه انرژی برتری کاملی نسبت به روش نوارمحدود تمام انرژی دارد و دلیل این امر استفاده از حل تحلیلی در فرمولاسیون روش نوارمحدود است. شایان ذکر است که مشارکت علمی پایان نامه حاضر عبارت است از حل تحلیلی معادله سازگاری ون کارمن برروی یک نوارمحدود متشکل از مواد مرکب لایه ای و ارایه روش نوارمحدود نیمه انرژی چندترمی برمبنای آن و انجام یک سری مطالعات بر روی رفتار پس از کمانش صفحات و مقاطع کامپوزیتی جدارنازک به کمک این روش، که برای اولین بار توسط نگارنده در مراجع معتبرعلمی ارایه شده است.