توصيفگر ها :
ورق مركب لايهاي , خمش , ارتعاش آزاد , بار كمانش , تئوري زيگزاگ غيرچندجملهاي , روش بدون شبكه محلي توابع پايه نمايي
چكيده فارسي :
در اين پاياننامه به تحليل رفتار خمش، ارتعاش آزاد و همچنين تعيين باركمانش در ورقهاي مركب لايهاي نازك تا نسبتاً ضخيم با استفاده از روش بدون شبكه محلي توابع پايه نمايي بر مبناي استفاده از يك تئوري زيگزاگ غيرچندجملهاي پرداخته شده است. با توجه به اينكه تئوريهاي تك لايه معادل عليرغم گستردگي استفاده، پيشبيني چندان دقيقي از رفتار درون صفحه و بين لايهاي ورقهاي مركب ارائه نميدهند و تئوريهاي چندلايه نيز عليرغم دقت بالا، داراي تعداد مجهولات زيادي ميباشند كه به تعداد لايهها بستگي دارد، به منظور حل برخي مسائل مربوط به ورقهاي مركب لايهاي، از تئوري زيگزاگ غيرچندجملهاي كه توسط سارنگان و سينگ بهبود يافته است، در مقايسه با تئوري كلاسيك و نيز تئوري تغييرشكل برشي مرتبه اول ميندلين يا تئوري تغييرشكل برشي مرتبه سوم ردي كه در تحقيقات قبلي مربوط به اين روش بهكار گرفته شد، به عنوان جايگزين مناسبتري استفاده شده است. تئوري زيگزاگ استفاده شده در اين پاياننامه توسط توابع كرنش برشي هذلولوي، مثلثاتي و معكوس مثلثاتي توسعه داده شده است كه ضمن حفظ پيوستگي ميدان جابجايي درون صفحه، تداوم تنش برشي عرضي بين لايهها را نيز برآورده ميسازد. لازم به ذكر است كه تعداد مجهولات در تئوري زيگزاگ استفاده شده در اين پاياننامه با تعداد مجهولات تئوري تغييرشكل برشي مرتبه اول برابر است، ضمن اينكه شرايط مرزي تنش برشي صفر در سطوح بالا و پايين صفحات را ارضا ميكند و نياز به استفاده از ضريب تصحيح برش در آن از بين ميرود. روش بدون شبكه استفاده شده در اين تحقيق، توسعه يافته براساس روش ترفتز است. در اين روش، ايده تفكيك پاسخ معادلات ديفرانسيل به دو بخش همگن و خصوصي به گونه اي كه معادله حاكم را دقيقا ارضا كنند، نياز به انتگرالگيري عددي در تمامي روند حل را برطرف كرده است. شكل محلي روش بدون شبكه توابع پايه نمايي كه در اين تحقيق مورد توجه است، براساس گسسته سازي دامنه حل و مرزها به وسيله شبكهاي از نقاط گرهاي ميباشد كه منجر به ايجاد نرخ همگرايي بالا و پيوستگي مطلوب تنش و تغييرشكل شده است. همچنين ميتوان ارضاي ساده شرايط مرزي به شيوه نقطهاي و بدون نياز به المان مرزي را از ديگر ويژگيهاي مطلوب اين روش درنظر گرفت. در مجموع، بكارگيري تئوري زيگزاگ با دقت مناسب و حجم معقول مجهولات، به منظور توسعه روشي بدون شبكه با دقت حل بالا و قابليت حذف المان بندي و انتگرال گيري عددي، ميتواند به تحليلي ساده تر و واقع گرايانهتر از مسائل ورق مركب بيانجامد. جهت بررسي دقت رويكرد پيشنهادي، مسائل متنوعي با شرايط مرزي مختلف، نسبت مدول الاستيسيته، نسبت ابعاد، نسبت بعد به ضخامت و لايه بندي متفاوت ارائه شده است. به منظور صحتسنجي نيز، نتايج بهدست آمده با نتايج ساير محققين در روشهاي تحليلي و عددي در تئوريهاي مختلف مقايسه شده است.
چكيده انگليسي :
The present thesis investigates bending, free vibration and buckling behavior of thin to moderately thick laminated composite plates, using the method of meshless local exponential basis functions (MLEBFs), based on a non-polynomial Zig-Zag theory. Although equivalent single layer theories are widely in use, they do not provide sufficiently accurate predictions of the in-plane and interlaminar behavior of the laminated plates. On the other hand, layerwise theories, despite their high accuracy, involve a large number of unknowns depending on the number of layers. To address certain issues related to the laminated composite plates, this research employs a non-polynomial Zig-Zag theory, developed by Sarangan and Singh (2016), as a suitable alternative to the classical plate theory, first-order and third order shear deformation theories, which were used in the previous studies on MLEBFs. The intended Zig-Zag theory was developed using hyperbolic, trigonometric, and inverse trigonometric transverse shear strain functions, in order to preserve the inter-layer continuity in-plane displacement and transvers shear stress. Notably, the number of unknowns in the implemented Zig-Zag theory equals that of the first order shear deformation theory. Additionally, the theory satisfies the zero transverse shear stress on the top and bottom surfaces of the plate, thus eliminating the need for a shear correction factor. The proposed meshless method is developed based on Trefftz’s attitude, in which separation of the solution function into homogeneous and particular parts allows for exactly satisfying the governing equation, thereby eliminating the numerical integration throughout the process. The local form of the method employed here relies on discretizing the solution domain and its boundaries using a set of nodal points, being correlated within overlapped clouds of nodes. This leads to desirable convergence rate and continuity in the stress and deformation components. Straightforward satisfaction of the boundary conditions at discrete points, without requiring boundary elements, is another advantage. In conclusion, integration of the highly accurate Zig-Zag theory with reasonable number of unknowns, with a highly accurate meshless method that eliminates meshing and numerical integration, offers a simple and realistic analysis of laminated composite plates. To assess the accuracy of the proposed approach, various problems with different boundary conditions, ratios of elastic moduli, dimensional ratios, side to thickness ratios and lamination schemes have been presented, compared with analytical and numerical results available in the literature based on various theories.