گلمکانی, محمد اسماعیل, ضیغمی, وحید. (1394). تحلیل خمش صفحات کامپوزیتی تقویت شده با توزیع تابعی نانولولههای کربنی به روش آزادسازی دینامیکی. مکانیک سازه ها و شاره ها, 5(1), 115-133. doi: 10.22044/jsfm.2015.392
محمد اسماعیل گلمکانی; وحید ضیغمی. "تحلیل خمش صفحات کامپوزیتی تقویت شده با توزیع تابعی نانولولههای کربنی به روش آزادسازی دینامیکی". مکانیک سازه ها و شاره ها, 5, 1, 1394, 115-133. doi: 10.22044/jsfm.2015.392
گلمکانی, محمد اسماعیل, ضیغمی, وحید. (1394). 'تحلیل خمش صفحات کامپوزیتی تقویت شده با توزیع تابعی نانولولههای کربنی به روش آزادسازی دینامیکی', مکانیک سازه ها و شاره ها, 5(1), pp. 115-133. doi: 10.22044/jsfm.2015.392
گلمکانی, محمد اسماعیل, ضیغمی, وحید. تحلیل خمش صفحات کامپوزیتی تقویت شده با توزیع تابعی نانولولههای کربنی به روش آزادسازی دینامیکی. مکانیک سازه ها و شاره ها, 1394; 5(1): 115-133. doi: 10.22044/jsfm.2015.392
تحلیل خمش صفحات کامپوزیتی تقویت شده با توزیع تابعی نانولولههای کربنی به روش آزادسازی دینامیکی
1استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد مشهد، مشهد
2دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد مشهد، مشهد
چکیده
در این مقاله، خمش غیرخطی صفحه کامپوزیتی تقویت شده با نانولولههای کربنی تک جداره تحت بار یکنواخت مکانیکی و گرادیان حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. چهار نوع توزیع برای نانولولههای کربنی در راستای ضخامت صفحه در نظر گرفته شده است، که شامل یک توزیع یکنواخت و سه نوع توزیع تابعی میباشد. خواص مواد نانولولههای کربنی تک جداره از طریق شبیه سازی دینامیکی انجام شده در مراجع گرفته شده است و سپس خواص ماده کامپوزیتی حاصل در هر نقطه از طریق قانون اختلاط ساده به دست آمده است. معادلات حاکم بر اساس تئوری برشی مرتبه اول صفحات و کرنشهای غیرخطی فونکارمن به دست آمده است. سپس دستگاه معادلات غیر خطی کوپل به کمک ترکیب روش های آزادسازی دینامیکی و اختلاف محدود برای به دست آوردن نتایج حل شده است. در ادامه به مقایسه پاسخهای روش حل حاضر با برخی گزارشهای موجود در مقالات پرداخته شده است و مطابقت خوب بدست آمده حاکی از صحت و دقت روش عددی بکار رفته میباشد. به منظور بررسی دقیق رفتار خمشی این صفحات، مطالعه پارامتری بر روی اثرات کسر حجمی نانولولهها، نوع چیدمان نانولولهها و نسبت ابعادی صفحه نانوکامپوزیتی در شرایط تکیهگاهی متفاوت انجام شده است.
[1] Kroto HW, Heath JR, O'Brien SC, Cur RF, Smalley E (1985) C60: Buckminsterfullerene. Nature 318(14): 162–163.
[2] Lijima S (1991) Helical microtubules of graphitic carbon. Nature 354(4): 56–58.
[3] Esawi AMK, Farag MM (2007) Carbon nanotube reinforced composites: Potential and current challenges. Mater Design 28(9): 2394–2401.
[4] Ruoff RS, Qian D, Liu WK (2003) Mechanical properties of carbon nanotubes: theoretical predictions and experimental measurements. C. R. Physique 4(9): 993–2003.
[5] Thostenson ET, Ren ZH, Chou TW (2001) Advances in the science and technology of carbon nanotubes and their composites: a review. Compos Sci Technol Composites Science and Technology 16(13): 1899–1912.
[6] Griebel M, Hamaekers J (2004) Molecular Dynamics Simulations of the Elastic Moduli of Polymer–Carbon Nanotube Composites. Comput Meyhod Appl M 193(17): 1773–1788.
[7] Han Y, Elliott J (2007) Molecular Dynamics Simulations of the Elastic Properties of Polymer/Carbon Nanotube Composites. Comp Mater Sci 39(2): 315–323.
[8] Zhang CL, Shen HS, (2006) Temperature-dependent elastic properties of single-walled carbon nanotubes: Prediction from molecular dynamics simulation. Appl Phys Lett 89(8): 81904–81909.
[9] Meo M, Rossi M, (2006) Prediction of Young’s modulus of single wall carbon nanotubes by molecular-mechanics based finite element modelling. Compos Sci Technol 66(11): 1597–1605.
[10] Fidelus JD, Wiesel E, Gojny FH, Schulte K, Wagner HD (2005) Thermo-mechanical properties of randomly oriented carbon/epoxy nanocomposites. Composites Part A: Composites Part A 36(11): 1555–1561.
[11] Sun CH, Li F, Cheng HM, Lu GQ (2005) Axial Young’s modulus prediction of single-walled carbon nanotube arrays with diameters from nanometer to meter scales. Appl Phys Lett 87(19): 1555–1561.
[12] Ming Li, Kang ZH, Yang P, Meng X, Lu Y (2013) Molecular dynamics study on carbon/epoxy buckling of single-wall carbon nanotube- based intramolecular junctions and influence factors. Comp Mater Sci 67(15): 390–396.
[13] Zhang CH-L, Shen HS (2006) Buckling and postbuckling analysis of single-walled carbon nanotubes in thermal environments via molecular dynamics simulation. Carbon 44(13): 2608–2616.
]14[ گلمکانی م الف، رضاطلب ج (۱۳۹۲) تحلیل الاستیک نانوصفحه گرافن تک لایه در محیط الاستیک، بر اساس مدلهای غیر موضعی محیط پیوسته. مکانیک سازهها و شارهها ۳(۳): ۵۳-۶۳.
[15] Vodenitcharova T, Zhang LC (2006) Bending and local buckling of a nanocomposite beam reinforced by a single-walled carbon nanotube. Int J Solids Struct 43(10): 3006–3024.
[16] Shen HS (2009) Nonlinear bending of functionally graded carbon nanotube-reinforced composite plates in thermal environments. Compos Struct 19(1): 9–19.
[17] Shen HS, Zhang LC (2010) Thermal buckling and postbuckling behavior of functionally graded carbon nanotube-reinforced composite plates. Mater Design 31(7): 3403–3411.
[18] Wang ZX, Shen HS (2011) Nonlinear vibration of nanotube-reinforced comp osite plates in thermal environments. Comp Mater Sci 50(8): 2319–2330.
[19] Shen HS (2011) Postbuckling of nanotube-reinforced composite cylindrical shells in thermal environments, Part I: Axially-loaded shells. Compos Struct93(8): 2096–2108.
[20] Shen HS (2011) Postbuckling of nanotube-reinforced composite cylindrical shells in thermal environments, Part II: Pressure-loaded shells. Compos Struct93(10): 2496–2503.
[21] Shen HS (2012) Thermal buckling and postbuckling behavior of functionally graded carbon nanotube-reinforced composite cylindrical shells. Compos Part B-Eng 43(3): 1030–1038.
[22] Shen HS, Xiang Y (2012) Nonlinear vibration of nanotube-reinforced composite cylindrical shells in thermal environments. Comput. Methods Appl. Mech. Engrg 213(216): 196–205.
[23] Zhu P, Lei ZX, Liew KM (2012) Static and free vibration analyses of carbon nanotube-reinforced composite plates using finite element method with first order shear deformation plate theory. Compos Struct94(4): 1450–1460.
[24] Jafari Mehrabadi S, Sobhani Aragh B, Khoshkhahesh V, Taherpour A (2012) Mechanical buckling of nanocomposite rectangular plate reinforced by aligned and straight single-walled carbon nanotubes Compos Part B-Eng 43(4): 2031–2040.
[25] Sobhani Aragh B, Nasrollah Barati AH, Hedayati H (2012) Eshelby–Mori–Tanaka approach for vibrational behavior of continuously graded carbon nanotube-reinforced cylindrical panels. Compos Part B-Eng 43(4): 1943–1954.
[26] Ke LL, Yang J, Kitipornchai S (2010) Nonlinear free vibration of functionally graded carbon nanotube-reinforced composite beams. Compos Struct 92(3): 676–683.
[27] Yas MH, Heshmati M (2012) Dynamic analysis of functionally graded nanocomposite beams reinforced by randomly oriented carbon nanotube under the action of moving load. Appl Math Model 36(4): 1371–1394.
[28] Wang ZX, Shen HS (2012) Nonlinear dynamic response of nanotube-reinforced composite plates resting on elastic foundations in thermal environments. Nonlinear Dynam 70(1): 1371–1394.
[29] Alibeigloo A (2012) Static analysis of functionally graded carbon nanotube-reinforced composite plate embedded in piezoelectric layers by using theory of elasticity. Compos Struct95: 612–622.
[30] Lei ZX, Leiw KM, Yu JK (2013) Large deflection analysis of functionally graded carbon nanotubereinforced composite plates by the element-free kp-Ritz methodComput. Methods Appl. Mech. Engrg 256: 189–199.
[31] Shen HS, Zhu ZH (2012) Postbuckling of sandwich plates with nanotube-reinforced composite face sheets resting on elastic foundations. Eur J Mech A-Solid 35(4): 10–21.
[32] Wang ZH, Shen HS (2012) Nonlinear vibration and bending of sandwich plates with nanotube-reinforced composite face sheets. Compos Part B-Eng 43(2): 411–421.
[33] Reddy JN (2004) Mechanics of laminated composite plates and shells: theory and analysis. CRC Press London New York Washington. 132–137.
[34] Rezaee Pajand M, Alamatian J (2010) The Dynamic relaxation method using new formulation for fictitious mass and damping. Struct Eng Mech 34(1): 109–133.
[35] Zhang LC, Kadkhodayan M, Mai YW (1994) Development of the maDR method. Comput Struct 52(1): 1–8.
[36] Underwood P (1983) Dynamic relaxation, in computational method for transient analysis. 245–265.
[37] Golmakani ME, Kadkhodayan M (2011) Nonlinear bending analysis of annular FGM plates using higher-order shear deformation plate theories. Compos Struct 93(2): 973–982.
[38] Levy S (1942) Bending of rectangular plates with large deflections. Naca-Tr 846: 501–512.
[39] Yamaki N (1961) Influence of large amplitudes on flexural vibrations of elastic plates. ZAMM 41(12): 501–512.