شماره ركورد
24523
شماره راهنما
CIV3 24
عنوان
مطالعه رفتار پس كمانش پوستههاي استوانهاي دايروي مدرج تابعي مقياس كوچك با استفاده از تحليل آيزوژئومتريك
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
مهندسي عمران - سازه
دانشكده
مهندسي عمران و حمل و نقل
تاريخ دفاع
1403/11/03
صفحه شمار
178 ص.
استاد راهنما
مهرداد حجازي
كليدواژه فارسي
خمش , ارتعاش آزاد , كمانش , پس كمانش , تحليل آيزوژئومتريك , مواد مدرج تابعي , مقياس كوچك
چكيده فارسي
از آنجا كه بيان رياضي اكثر پديدههاي فيزيكي معمولاً به صورت معادلات جبري، ديفرانسيلي و يا انتگرالي ميباشد، در نتيجه، براي پيشبيني رفتار اين پديدهها، ميبايست اين معادلات حل گردند. هر چند ترجيح آن است كه اين معادلات به صورت تحليلي و دقيق حل شوند اما متاسفانه، تنها بخش كوچكي از مسائل ساده را ميتوان به طور دقيق حل نمود. اكثر مسائل كاربردي و تحقيقاتي، پيچيده هستند و به ناچار بايستي روشهاي حل عددي را براي محاسبه جوابهاي تقريبي به كار گرفت. به عنوان يك روش عددي، تحليل آيزوژئومتريك با قابليت مدلسازي دقيق هندسه به عنوان يك روش كارآمد به منظور حل معادلات ديفرانسيل ارائه گرديد. در اين روش از بي-اسپلاين و نربز به عنوان توابع پايه جهت تقريب هندسه و متغيرهاي وابسته معادله حاكم بر مساله، به طور همزمان استفاده ميشود.
در اين رساله، به دليل پيچيدگي موضوع، ابتدا تحليل تيرها و صفحات مورد بررسي قرار گرفته و در گام آخر به بررسي تحليل پوسته هاي استوانهاي بر اساس روش آيزوژئومتريك پرداخته شده است. در بخش تحليل تيرها، ابتدا مفاهيم و فرمولبندي روش ايزوژئومتريك در تحليل تيرهاي مستقيم و منحني شكل ارائه شده است. سپس، تحليل استاتيكي و ديناميكي ايزوژئومتريك بر روي مثالهايي با هندسههاي مختلف بررسي گرديده است. همچنين، با استفاده از توابع بي-اسپلاين هندسههاي مناسب جهت استفاده در تحليل ايزوژئومتريك توليد شده است.
در بخش تحليل صفحات، پس از تحليل خطي ماكرو و ميكرو صفحات، مدل غيرخطي هندسي وابسته ابعادي ميكرو صفحات مدرج تابعي براساس تئوري گراديان كرنشي اصلاح شده، تئوري برشي مرتبه سوم و روابط غير خطي كرنش-جابه جايي فون-كارمن ارائه شده است. در تئوري گراديان كرنشي اصلاح شده سه پارامتر مقياس طول مادي در نظر گرفته شده است كه قادر به پيش بيني اثرات اندازه بر رفتار مكانيكي ميكرو صفحات ميباشد. همچنين، درصورتي كه دو پارامتر از اين سه پارامتر مقياس طول، صفر در نظر گرفته شود، فرمولبندي به مدل تئوري كرنش كوپلي اصلاح شده تقليل مييابد. لازم به ذكر است كه افزايش نسبت ضخامت به پارامتر مقياس طول مادي باعث افزايش تغييرشكل و كاهش بار بحراني كمانش و فركانس هاي ارتعاشي ميگردد.
در انتها نيز به بررسي كمانش پوستههاي استوانهاي مدرج تابعي پرداخته شده است. براي اين منظور، هندسه بخشي از پوسته استوانهاي در دستگاه منحني الخط توسط توابع بي اسپلاين ترسيم شده است. سپس، براساس مدل تغييرشكل برشي مرتبه بالا، ميدان جابهجايي بيان گرديده است. پس از استخراج معادلات حاكم بر مسئله، مطابق ميدان جابهجايي در نظر گرفته شده، گسسته سازي معادلات براساس توابع پايه نربز انجام شده است. در نهايت، با اعمال شرايط مرزي ضروري، مسئله كمانش پوستههاي استوانهاي دايروي حل شده است. همچنين، در مرحله بعدي، به مسئله پس كمانش پوستههاي استوانهاي پرداخته شده است.
كليدواژه لاتين
Bending , Free Vibration , Buckling , Post-buckling , Isogeometric Analysis , Functionally Graded Materials , Small Scale
عنوان لاتين
Post-Buckling Behavior Analysis of Small-Scale Functionally Graded Circular Cylindrical Shells Using Isogeometric Analysis
گروه آموزشي
مهندسي عمران
چكيده لاتين
Since the mathematical representation of most physical phenomena is usually in the form of algebraic, differential, or integral equations, solving these equations is essential for predicting their behavior. Although analytical and exact solutions are preferred, unfortunately, only a small fraction of simple problems can be solved exactly. Most practical and research problems are complex and inevitably require numerical solution methods to obtain approximate solutions. As a numerical method, isogeometric analysis (IGA) has been introduced as an efficient approach for solving differential equations due to its capability of accurately modeling geometry. In this method, B-splines and NURBS are utilized as basis functions to simultaneously approximate the geometry and the dependent variables of the governing equation.
In this dissertation, due to the complexity of the subject, beam and plate analyses are first examined, and in the final step, the analysis of functionally graded cylindrical shells is investigated using the isogeometric approach. In the beam analysis section, the concepts and formulation of the isogeometric method for analyzing straight and curved beams are presented. Then, isogeometric static and dynamic analyses are conducted on examples with different geometries. Additionally, suitable geometries for isogeometric analysis are generated using B-spline functions.
In the plate analysis section, after linear macro and micro-scale plate analysis, a geometrically nonlinear model for functionally graded microplates is developed based on the modified strain gradient theory, third-order shear deformation theory, and von Kármán nonlinear strain-displacement relations. In the modified strain gradient theory, three material length scale parameters are considered, which enable the prediction of size effects on the mechanical behavior of microplates. Moreover, if two out of these three length scale parameters are set to zero, the formulation reduces to the modified couple stress theory. It is also noteworthy that increasing the thickness-to-length scale parameter ratio results in greater deformation and a reduction in critical buckling load and vibration frequencies.
Finally, the buckling analysis of functionally graded cylindrical shells is investigated. For this purpose, a portion of the cylindrical shell geometry is constructed using B-spline functions in the curvilinear coordinate system. Then, based on the higher-order shear deformation model, the displacement field is formulated. After deriving the governing equations, they are discretized using NURBS basis functions according to the assumed displacement field. Ultimately, by imposing the essential boundary conditions, the buckling problem of circular cylindrical shells is solved. Furthermore, in the next phase, the post-buckling behavior of cylindrical shells is examined.
تعداد فصل ها
6
استاد راهنماي خارج از دانشگاه
رضا انصاري
فهرست مطالب pdf
122797
نويسنده