مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی سه بعدی دینامیکی و انتشار موج تنش در صفحات ضخیم مدرج تابعی در برابر بار فشاری ناشی از ضربه

نویسندگان
1 استاد/ دانشگاه فردوسی مشهد
2 دانشگاه فردوسی مشهد گروه مهندسی مکانیک
چکیده
در این مقاله به بررسی و تحلیل سه بعدی دینامیکی و انتشار موج تنش در صفحات ضخیم ساخته شده از مواد مدرج تابعی در برابر بار فشاری ناشی از ضربه پرداخته شده است. خواص مکانیکی ماده (مدول الاستیسیته و چگالی) در راستای ضخامت بطور پیوسته و بر اساس تابع توزیع توانی، متغیر و ضریب پواسون ثابت فرض شده است. معادلات حرکت بر اساس تئوری الاستیسیتۀ سه بعدی بدست آمده‌اند و برای حل آن‌ها در دامنۀ فضا و زمان از روش المان محدود مدرج سه بعدی مبتنی بر فرمولاسیون انرژی رایلی-ریتز و روش نیومارک استفاده شده است. در بارگذاری دینامیکی فرض شده است که سطح فوقانی صفحه تحت بار فشاری است که با زمان بصورت خطی تغییر می‌کندکه سپس و بصورت ناگهانی در زمانی معین باربرداری می‌شود. بدیهی است که این باربرداری بصورت یک ضربۀ ناگهانی عمل می‌کند. در ادامه، پاسخ زمانی تغییر مکان در راستای ضخامت (خیز)، تنش‌ها در سه جهت و سرعت انتشار موج تنش به ازاء توان‌های مختلف مادۀ مدرج تابعی، شرایط مرزی گوناگون و نسبت‌های مختلف ضخامت به طول مورد مطالعه قرار گرفته است. روش ارائه شده توسط نتایج موجود در مقالات، اعتبارسنجی شده است و تطابق خوبی حاصل گشته است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

An investigation into the three dimensional dynamic analysis and stress wave propagation in thick functionally graded plates under impact loading

نویسندگان English

Mehran Kadkhodayan 1
Hassan Zafarmand 2
چکیده English

In this paper the three dimensional dynamic analysis and stress wave propagation in thick functionally graded plate subjected to impact loading is studied. Material properties (elasticity modulus and density) are assumed to vary continuously through the thickness direction of the plate according to a simple power law distributions and the Poisson’s ratio is assumed to be constant. The equations of motion are based on three dimensional theory of elasticity. The three dimensional Graded Finite Element Method (GFEM) based on Rayleigh-Ritz energy formulation and Newmark direct integration method has been applied to solve the equations in time and space domains. It is assumed that in dynamic loading the upper surface of the plate is subjected to a pressure load that varies linearly with time, and suddenly is unloaded at a specified time. This unloading acts as an impact loading. Afterward, the time histories of displacement through the thickness, stresses in three dimensions and velocity of stress wave propagation for different values of power law exponents, various boundary conditions and thickness to length ratios have been investigated. The obtained results are in agreement with available data in literature.

کلیدواژه‌ها English

stress wave propagation
Three Dimensional Elasticity Theory
Three Dimensional Graded Finite Element Method
Impact Loading
Functionally Graded Materials