بررسی تاثیر پارامترها بر تنش گشودگی مثلثی در ورق‌های همسانگرد محدود

نوع مقاله: طرح پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود

2 دانشیار، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود

چکیده

در این مقاله، با استفاده از روش بهینه‌سازی الگوریتم سنجاقک به بهینه‌سازی پارامتر‌های موثر در تحلیل تنش در اطراف گشودگی مثلثی واقع در یک ورق همسانگرد محدود تحت بارگذاری درون صفحه‌ای پرداخته شده است. در تحلیل ورق همسانگرد محدود حاوی گشودگی مثلثی پارامترهایی از قبیل انحنای گوشه‌های گشودگی، زاویه‌ی چرخش گشودگی، نسبت اضلاع ورق، نسبت اندازه‌ی گشودگی به ورق و نوع بارگذاری به‌عنوان پارامترهای مؤثر بر توزیع تنش محسوب می‌گردد. انحنای گوشه‌های گشودگی و زاویه‌ی چرخش گشودگی در نسبت‌های گوناگون اندازه‌ی گشودگی به ورق و اضلاع ورق بهینه شده و مقدارهای هر پارامتر بهینه به دست آمد. در مطالعه‌ی حاضر، روش به‌کار گرفته‌شده برپایه‌ی حلّ تحلیلیِ متغیّر مختلطِ موشخیلشویلی و نگاشت همنوا با فرض تنش صفحه‌ای می‌باشد. ورق محدود، همسانگرد و الاستیک خطّی درنظر گرفته‌شده است. برای محاسبه‌ی تابع تنش مربوط به ورق محدود حاوی گشودگی‌ مثلثی، از جمع تابع تنش یک ورق نامحدود حاوی همان گشودگی و تابع تنش یک ورق محدود بدون گشودگی استفاده‌شده است. ضرایب مجهول در تابع تنش، با استفاده از روش حدّاقل مربّعات مرزی و اعمال شرایط مرزی مناسب به‌دست می‌آیند. نتایج نشان می‌دهند با انتخاب پارامترهای بهینه می‌توان قابلیت تحمل بار سازه را افزایش داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Howland RCJ (1929) On the stresses in the neighborhood of circular hole in a strip under tension. Philos Trans Roy Soci 229: 49-86.

[2] Heywood RB (1952) Designing by Photoelasticity.    Chapman and Hall, London.

[3] Muskhelishvili NI  (1962) Some basic problems of mathematical theory of elasticity. 2rd edn. Netherlands,  Noordhooff.

[4] Lekhnitskii SG (1968) Anisotropic  plates. 2rd edn. Gordon and Breach Science Publishers, NewYork.

[5] Savin GN (1961) Stress concentration around holes. Pergamon Press, NewYork. 

[6] Daoust J, Hoa SV (1991) An analytical solution for anisotropic plates containing triangular holes. Com Str 19:107-130.

[7] Abuelfoutouh NM (1993) Preliminary design of  unstiffend composite shells. Symposium of 7th technical Conference of ASC 693-786.

[8] Ukadgaonker VG, Rao DKN (1999) Stress distribution around triangular holes in anisotropic plates. Com Str 45:171-183.       

[9] Batista M (2011) On the stress concentration around hole in an infinite plate  subject to uniform load at infinity. Int J Mech Sci 53:254-261.

[10]  Lei GH, Ng CWW, Rigby DB (2001) Stress and displacement around an  elastic  artificial rectangular hole. J Eng Mech 127: 880-890.

[11] Rezaeepazhand J, Jafari M (2010) Stress concentration in metallic plates with special shaped cutout. Int J Mech Sci 96-102.

[12] Banerjee M , Jain NK, Sanyal S (2013) Stress concentration in isotropic and orthotropic composite plates with center circular hole subjected to transverse static loading. Int J Mech Ind Eng 3: 109-113.

[13] Sharma DS, Patel NP, Panchal KC (2010) Stress distribution around triangular holes  in  orthrotropic plate. Nirm Uun J  ENG TECH 1:56-63.

[14] Woo CW, Chan LW (1992) Boundary collocation   method  for  analyzing perforated plate problems. Eng  Fract Mech 43(5):757-768.

[15] Xu X, Sun L, Fan X (1995) Stress concentration of  finite composite laminates with elliptical hole. Comput Struct 57(1):29-35

[16] Pan Z, Cheng Y, Liu J (2013) Stress analysis of finite plate with a rectangular hole subjected to uniaxial tension using modified stress functions. Int J Mech Sci 75:265-277.

[17] Jafari M, Ardalani E (2016) Stress concentration in finite metallic plates with regular holes. Int J Mech Sci 106:220-230.

[18] Alonso MG, Duysinx p (2013) Particle swarm optimization (PSO): An alternative method for composite optimization, 10th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization. Orlando. Florida. USA. May 19-24.

[19] Jafari M, Rohani A (2014) Stress distribution parameters optimization of orthotropic plates quasi-square cut out using genetic algorithm.  J So Flu Mech 4(4): 87-99. (In Persian)

[20] Ines Barbosa CJ, Maria Amélia R (2014)  Design of a laminated composite multi-c structure subjected to torsion. 29th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences, St. Petersburg, Russia, September 7-12.

[21] Mahmodzade SA, Jafari M (2015) Optimization of  Influence parameter on isotropic plates  regular polygonal cutouts using particle swarm algorithm. Modares Mech Eng 15(12):243-253. (in Persian)

[22] Mirjalili S (2016)  Dragonfly algorithm: a new meta-heuristic optimization technique for solving single-objective, discrete, and multi-objective problems.  Neural Comput Appl.27(4):1053-1073.