توصيفگر ها :
ورق كامپوزيت ويسكوالاستيك , تئوري تغيير شكل برشي مرتبه اول , روش نوار محدود , بار بحراني كمانش وابسته به زمان , ميدان جابهجايي وابسته به زمان , حوزه لاپلاس-كارسون
چكيده فارسي :
چكيده
با پيشرفتهتر شدن مواد مورداستفاده در سازههاي مختلف بهخصوص در صنايع هوايي و دريايي، به دليل كارآمد نبودن تئوري الاستيك خطي، تقاضا براي استفاده از تئوري خطي ويسكوالاستيك رو به افزايش است. استفاده روزافزون از مواد پليمري و كامپوزيتهاي پيشرفته در سازههاي خاص و سازگار نبودن رفتار مكانيكي اين مواد با تئوريهاي الاستيسيته و ويسكوزيته، پژوهشگران را بر آن داشت تا براي طراحي دقيق و تحليل چنين ساختارهايي، خواص ويسكوالاستيك اين مواد را بيشتر مورد بررسي قرار دهند. در مواد ويسكوالاستيك پاسخ به بارهاي اعمالشده بهصورت تركيبي از پاسخهاي مواد الاستيك و ويسكوز است. به بيان ديگر پاسخ اين مواد به تنشهاي موجود و همچنين تاريخچه تنشهاي اعمالي وابسته است. وابستگي به زمان از خصوصيات ذاتي در توصيف رفتار مواد ويسكوالاستيك است. در پژوهش حاضر به بررسي تابع زماني و محدوديتي كه براي پايداري ورقهاي نسبتاً ضخيم كاملاً ويسكوالاستيك و كامپوزيت ويسكوالاستيك ايجاد ميكند، با تعريف يك تابع جديد برحسب زمان پرداخته ميشود. به اين منظور با استفاده از روش نوار محدود و بر مبناي تئوري برشي مرتبه اول و به روش مدول مؤثر، ماتريسهاي سختي و سختي هندسي براي هر نوار در حوزه لاپلاس-كارسون به دست ميآيد، سپس با سوار كردن ماتريسها و اعمال شرايط مرزي، ماتريسهاي سختي و سختي هندسي براي كل ورق در حوزه لاپلاس-كارسون تعيين ميشود. درنهايت بار بحراني كمانش ورق كاملاً الاستيك از حل يك مسئله مقدار ويژه در لحظه صفر به دست ميآيد. با داشتن بار بحراني كمانش در لحظه صفر، با اعمال درصدهاي مختلف از بار بحراني به ورق ويسكوالاستيك و از حل مسئله مقدار ويژه براي آن پارامتر مجهول تابع زماني معرفي شده، محاسبه ميگردد. تابع زماني محاسبهشده، ميتواند عاملي ناپايدار كننده در ورق ويسكوالاستيك باشد. همين موضوع محدوديتي را براي بار بحراني كمانش ورق ويسكوالاستيك ايجاد ميكند. در اين پژوهش براي اولين بار بهتفصيل ناپايداري مادهاي براي ورق كامپوزيت ويسكوالاستيك تحت بارگذاري استاتيكي، مورد بررسي قرار ميگيرد. همچنين تأثير ايجاد تغيير در ضخامت، ابعاد، شرايط مرزي و بارگذاري يكطرفه و دوطرفه و برشي بر تابع زماني ورق كاملاً ويسكوالاستيك با ذكر مثالهاي متعدد مورد بررسي قرار ميگيرد و نشان داده ميشود كه تغيير در اين پارامترهاي هندسي تأثير اندكي بر روي تابع زماني ورقهاي ويسكوالاستيك دارد.
چكيده انگليسي :
Abstract
As the materials used in various structures become more advanced, especially in the aviation and marine industries, due to the inefficiency of the linear elastic theory, the demand for the use of the linear viscoelastic theory has been increasing. The increasing use of polymer materials and advanced composites in special structures and the incompatibility of the mechanical behavior of these materials with the theories of elasticity and viscosity prompted researchers to further investigate the viscoelastic properties of these materials for the precise design and analysis of such structures. In viscoelastic materials, the response to applied loads is a combination of the responses of elastic and viscous materials. In other words, the response of these materials depends on the existing stresses as well as the history of applied stresses. Time dependence is one of the inherent properties in describing the behavior of viscoelastic materials. In the current research, the time function and the limit it creates for the stability of moderately thick fully viscoelastic and viscoelastic composite plate are investigated by defining a new function in terms of time. For this purpose, using the finite strip method and based on the first-order shear deformation theory and the effective modulus method, the stiffness and geometric stiffness matrices are obtained for each strip in the Laplace-Carson domain, then by mounting the matrices and applying the boundary conditions, the matrices of stiffness and geometric stiffness for the entire plate are determined in the Laplace-Carson domain. Finally, the buckling critical load of a perfectly elastic sheet is obtained by solving an eigenvalue problem at zero moment. Having the critical buckling load at zero moment, it is calculated by applying different percentages of the critical load to the viscoelastic plate and solving the eigenvalue problem for that unknown parameter of the introduced time function. The calculated time function can be a destabilizing factor in the viscoelastic plate. This issue creates a limit for the critical buckling load of the viscoelastic sheet. In this research, for the first time, time dependent instability for viscoelastic composite plate under static loading is investigated in detail. Also, the effect of changes in thickness, dimensions, boundary conditions, and one-way, two-way and shear loading on the time function of the fully viscoelastic plate is investigated by citing numerous examples. It is shown that the change in these geometric parameters has little effect on the time function of viscoelastic plate.