مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

خمش ورق چندلایه مرکب تحت اثر بار عرضی، اختلاف دمای پایا و نفوذ رطوبت گذرا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل.
10.48311/mme.2026.123670.83112
چکیده
اثر همزمان تغییرات دما و رطوبت یا اثرات نم‌گرمایی بر خمش ورق مستطیلی مرکب چندلایه بر مبنای نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول بررسی شده است. ورق تحت بار مکانیکی عرضی، تغییرات دما و نفوذ رطوبت قرار دارد. توزیع رطوبت وابسته به زمان در راستای ضخامت ورق با استفاده از حل تحلیلی معادله نفوذ رطوبت فیک به دست آمده است. با توجه به کند بودن فرآیند نفوذ رطوبت در مواد مرکب با زمینه پلیمری و بر مبنای توزیع رطوبت در یک زمان مشخص، خمش ورق به صورت شبه‌استاتیکی بررسی شده است. با استفاده از روش نیمه‌تحلیلی ریتز و بر مبنای اصل حداقل انرژی پتانسیل، خیز ورق برای شرایط تکیه‌گاهی مختلف محاسبه شده است. صحه‌گذاری معادلات و روش حل با مقایسه نتایج با مطالعات منتشرشده انجام و سپس موارد جدیدی تحلیل گردیده است. اثر عوامل مختلفی مانند نسبت طول به عرض و نسبت طول به ضخامت ورق، انواع لایه‌چینی نامتقارن، شرایط تکیه‌گاهی و شرایط مرزی رطوبتی نامتقارن بر خیز ورق بررسی شده است. موارد بررسی شده نشان می‌دهد افزایش نسبت طول به عرض ورق، سهم بار نم‌گرمایی نسبت به بار مکانیکی در خیز ورق را افزایش می‌دهند، در حالیکه افزایش ضخامت باعث کاهش آن می‌شود. هم‌چنین در اکثر موارد، خیز رطوبتی مشاهده شده در زمان یک‌دهم زمان اشباع بزرگتر از نصف خیز زمان اشباع است که اهمیت تحلیل نفوذ رطوبت وابسته به زمان را نشان می‌دهد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Bending Analysis of a Laminated Composite Plate under Transverse Loading, Steady-State Temperature Difference, and Transient Moisture Diffusion

نویسندگان English

Tara Mahmoudi 1
Ali Mohammad Baghestani 2
1 Mechanical Engineering Department, Babol Noshirvani University of Technology.
2 Mechanical Engineering Department, Babol Noshirvani University of Technology.
چکیده English

The combined effects of temperature and moisture variations, known as hygrothermal effects on the bending of a rectangular multilayer composite plate are investigated based on first-order shear deformation theory. The plate is subjected to transverse mechanical loading, temperature variation, and moisture diffusion. The time-dependent moisture distribution through the plate thickness is obtained using an analytical solution of Fick’s moisture diffusion equation. Owing to the slow moisture diffusion process in polymer-matrix composites, the plate bending is investigated quasi-statically based on the moisture distribution at a specified time. Using the semi-analytical Ritz method and the principle of minimum potential energy, the plate deflection is determined for different boundary conditions. The governing equations and solution method are validated by comparison with published results, followed by analyses of new cases. The effects of various parameters, including the length-to-width and length-to-thickness ratios, asymmetric stacking sequences, boundary conditions, and asymmetric moisture boundary conditions, on the plate deflection are investigated. The results show that increasing the length-to-width ratio increases the contribution of hygrothermal loading relative to mechanical loading to the plate deflection, whereas increasing the plate thickness reduces this contribution. In addition, in most cases, the moisture-induced deflection at one-tenth of the saturation time is greater than half of the deflection at saturation, highlighting the importance of considering time-dependent moisture diffusion.

کلیدواژه‌ها English

Composite Plate
Hygrothermal Analysis
Bending
Transient Moisture Diffusion

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 04 آبان 1405