مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل استاتیکی تیرکامپوزیتی ناهمسانگرد عرضی با تئوری زیگ‌زاگ بهبود یافته تحت بار سینوسی

نویسندگان
1 عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی مکانیک
2 دانشجوی دکتری تربیت مدرس
3 عضو هیٍئت علمی دانشکده‌ی مهندسی مکانیک
4 عضو هیئت علمی دانشکده‌ی مهندسی مکانیک
چکیده
در این مقاله، رفتار استاتیکی چندلایه‌های ناهمسانگرد عرضی با استفاده از تئوری زیگ‌زاگ بهبود‌یافته بررسی می‌شود. تغییر میدان جابجایی درون‌صفحه به صورت سینوسی پیوسته‌ای تکه‌ای فرض می‌شود درحالیکه جابجایی عرضی ثابت در نظر گرفته می‌شود. تابع سینوسی پیوسته تکه‌ای، شرط پیوستگی تنش برشی عرضی در میان‌رویه‌ها را ارضا می‌کند. برای استخراج معادلات حاکم و همچنین شرط مرزی‌های وابسته از اصل همیلتون استفاده می‌شود. پاسخی از نوع ناویر برای شرط مرزی ساده ارائه می‌گردد. گرچه این تئوری تعداد متغیر میدانی برابر با تئوری اولر-برنولی دارد ولی تنش‌ها را با صحت بالایی پیش‌بینی می‌کند. صحت پاسخ‌ها با مقایسه نتایج مدل کنونی با نتایج گزارش شده در منابع تایید می‌گردد. نتایج عددی برای مطالعه اثر ناهمسانگردی عرضی بر میدان‌های جابجایی، کرنش و تنش در راستای ضخامت ارائه می‌شود. تابع سینوسی پیوسته‌ تکه‌ای در مقایسه با تابع سهمی پیوسته تکه‌ای نتایج دقیق‌تری را منجر می‌شود. تئوری کنونی میدان تنش نسبتا صحیح‌تری را نسبت به تئوری مرتبه بالای برشی ارائه می‌کند که آن نیز به نوبه خود از تئوری اولر-برنولی دقیق‌تر است. نتایج نشان می‌دهد که پیوستگی کرنش نرمال در راستای ضخامت(پیش‌بینی شده بوسیله تئوری مرتبه بالا) فاقد مبنای فیزیکی می‌باشد. همچنین، تئوری زیگ‌زاگ بهبودیافته توانایی پیش‌بینی دقیق تنش در راستای ضخامت در چندلایه‌های ناهمسانگرد عرضی را دارد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Static analysis of transversely anisotropic laminates using improved zig-zag theory subjected to sinusoidal load

نویسندگان English

Hamed Ahmadi 1
Mehran Ghalami Choobar 2
Gholam Hossein Lighat 3
Mojtaba Sedighi 4
چکیده English

In this paper, static analysis of transversely anisotropic laminate is investigated using improved zig-zag theory. Variation of in-plane displacement is assumed to be sinusoidal while transverse displacement is assumed to remains constant through the thickness. This piece-wise continuous sinusoidal function satisfies transverse shear stresses continuity in interfaces. The Hamilton principle is utilized to derive governing equations and related boundary conditions. The Navier-type solution is presented for simply-supported boundary conditions. The theory has the same unknown variable field as Euler Bernoulli beam although it predicts stresses high accurately. The validity of solutions is confirmed by comparing present model results with that of reported in the literature. Numerical results are given to study the influences the transverse anisotropy on displacement, strain and stress fields through the thickness. The piece-wise continuous sinusoidal function offers more accurate transverse stress distribution in comparison with the piece-wise polynomial function. The present theory provide more slightly accurate stress field through the thickness compared to high order shear deformation theory, which in turn is more accurate than Euler-Bernouli theory. The results shows the continuity of normal strain through thickness predicted by Euler-Bernouli theory has not physical basis. Furthermore, the improved zig-zag theory is capable of capturing precise stress field through the thickness in transversely anisotropic laminate

کلیدواژه‌ها English

Zig-zag theory
transversely anisotropy
transverse shear stress continuity