توصيفگر ها :
روش اجزا محدود , تئوري برشي مرتبه اول , ورق ساندويچي با هسته لانهزنبوري , ورق داراي حفره , تحليل پايداري
چكيده فارسي :
ورقها به عنوان يكي از اصليترين اجزاي سازهاي، در صنايع مختلف مانند هوافضا، خودروسازي و مهندسي عمران كاربرد گستردهاي دارند. نقش آنها در تحمل بارهاي مختلف، انتقال صحيح نيروها و حفظ پايداري سازه، باعث شده استفاده از آنها به بخشي جداييناپذير از طراحيهاي مهندسي تبديل شود. با اين حال، نياز روزافزون به كاهش وزن سازهها و افزايش مقاومت، مهندسان را به سمت استفاده از مواد و ساختارهاي نوين هدايت كرده است. يكي از اين ساختارها، ورقهاي ساندويچي با هسته لانهزنبوري است كه به دليل نسبت بالاي استحكام به وزن و توانايي جذب انرژي، بهطور گسترده مورد استفاده قرار ميگيرد.
در اين پاياننامه، تمركز اصلي بر تحليل رفتار كمانشي ورقهاي ساندويچي با هسته لانهزنبوري و رويههاي درجه بنديشده در حضور حفرهي مستطيلي است. بدين منظور، براي مدلسازي رويههاي درجه بنديشده از مدل تواني و براي همگنسازي هسته لانهزنبوري از روش سورهان استفاده شده است تا دقت بالاتري در پيشبيني خواص معادل سازه بهدست آيد. روش اجزا محدود نيز بهعنوان ابزار اصلي تحليل انتخاب شده است، زيرا امكان بررسي همزمان اثرات پيچيدهي ناشي از تغيير خواص مواد، شرايط مرزي و وجود حفره را فراهم ميكند.
در اين پژوهش، اثر عوامل كليدي شامل ابعاد حفره، نسبت طول به ضخامت، شاخص تابعي، نوع شرايط مرزي و همچنين حضور بستر ارتجاعي وينكلر بر بار و دماي بحراني كمانش بررسي شده است. نتايج حاصل نشان ميدهد كه وجود حفره موجب كاهش پايداري سازه ميشود، اما انتخاب تركيب مناسب مواد و توزيع بهينهي ضخامت لايهها ميتواند بخشي از اين اثر منفي را جبران كند. همچنين مشاهده شد كه شرايط مرزي و بستر ارتجاعي نقشي تعيينكننده در افزايش بار و دماي بحراني دارند و در حالت گيردار كامل، بيشترين مقاومت سازه به دست آمد.
به طور كلي، اين پژوهش با تمركز بر اثر همزمان حفره، هسته لانهزنبوري، رويههاي تابعي و شرايط مرزي، تصويري جامع از پايداري اين نوع ورقها ارائه ميدهد و ميتواند مبنايي براي طراحي بهينهي سازههاي سبك و مقاوم در برابر بارهاي مكانيكي و حرارتي فراهم كند. نتايج اين تحقيق علاوه بر پر كردن خلأ موجود در ادبيات پژوهشي، راهكارهاي عملي براي طراحي ورقهاي ساندويچي مقاومتر در صنايع مختلف فراهم كرده و ميتواند به عنوان مرجع ارزشمندي براي تحقيقات و پروژههاي مهندسي آينده مورد استفاده قرار گيرد.
چكيده انگليسي :
Plates, as one of the fundamental structural components, are widely used in various industries such as aerospace, automotive, and civil engineering. Their role in carrying different types of loads, ensuring proper force transmission, and maintaining structural stability has made them an indispensable part of engineering design. However, the growing demand for lightweight structures with higher strength has directed engineers toward the use of advanced materials and innovative structural configurations. One such configuration is the sandwich plate with a honeycomb core, which has been widely employed due to its high strength-to-weight ratio and excellent energy absorption capability.
Honeycomb cores, owing to their cellular structure, not only provide lightweight characteristics but also exhibit high resistance to buckling and effective energy absorption. These features make them suitable candidates for structures that require both low weight and high performance. Furthermore, the incorporation of advanced materials such as functionally graded materials (FGMs) in the face sheets can significantly enhance the efficiency of these structures. By offering a gradual variation of material properties across the thickness, FGMs improve both thermal and mechanical resistance, while simultaneously mitigating stress concentrations caused by abrupt material property changes.
One effective approach to further reducing weight and optimizing performance is the introduction of cutouts in plates. Despite the advantages of weight reduction, the presence of cutouts introduces discontinuities in stress distribution and leads to stress concentrations around the cutout edges, which may influence the structural performance under mechanical and thermal loading. Investigating the behavior of such structures, particularly when combining a honeycomb core with functionally graded face sheets, can provide valuable insights for optimal design.
Although numerous studies have been conducted on sandwich plates and FGMs, a comprehensive investigation addressing the simultaneous effects of cutouts, honeycomb cores, and functionally graded face sheets on both mechanical and thermal stability has not yet been reported. This research gap highlights the necessity of the present study. In this thesis, the mechanical and thermal buckling behavior of sandwich plates with honeycomb cores and functionally graded face sheets, incorporating central rectangular cutouts and subjected to various boundary conditions, is investigated using the finite element method. The finite element method is chosen due to its strong capability in modeling complex geometries and accounting for spatial variations in material properties.