Title of article :
Nonlinear Bending Analysis of Sector Graphene Sheet Embedded in Elastic Matrix Based on Nonlocal Continuum Mechanics
Author/Authors :
Dastjerdi, S Department of Mechanical Engineering - Mashhad Branch - Islamic Azad University , Jabbarzadeh, M Department of Mechanical Engineering - Mashhad Branch - Islamic Azad University , Tahani, M Department of Mechanical Engineering - Ferdowsi University of Mashhad
Pages :
10
From page :
802
To page :
811
Abstract :
The nonlinear bending behavior of sector graphene sheets is studied subjected to uniform transverse loads resting on a Winkler-Pasternak elastic foundation using the nonlocal elasticity theory. Considering the nonlocal differential constitutive relations of Eringen theory based on first order shear deformation theory and using the von-Karman strain field, the equilibrium partial differential equations are derived. The nonlinear partial differential equations system is solved using the differential quadrature method (DQM) and a new semi analytical polynomial method (SAPM). By using the DQM or SAPM, the partial differential equations are converted to nonlinear algebraic equations, then the Newton–Raphson iterative scheme is applied to solve the resulting nonlinear algebraic equations system. The obtained results from DQM and SAPM are compared. It is observed that the SAPM results are so close to DQM. The SAPM’s formulations are considerably simpler than the DQM. Different boundary conditions including clamped, simply supported and free edges are considered. The obtained results are validated with available researches, then the small scale effects is investigated on the results due to various conditions such as outer radius to thickness ratio, boundary conditions, linear to nonlinear analysis, nonlocal to local analysis ratio, angle of the sector and stiffness value of elastic foundation.
Farsi abstract :
در اين تحقيق خمش غيرخطي صفحات قطاعي گرافن بر پايه الاستيك توسط تئوري الاستيسيته غيرموضعي ارينگن مورد بررسي قرار مي­گيرد. براي اين منظور معادلات تعادل حاكم بر ورق قطاعي گرافن با در نظر گرفتن روابط غير موضعي تنش و تئوري مرتبه اول برشي و كرنش هاي غير خطي فون-كارمن بدست آمده است. براي حل دستگاه معادلات ديفرانسيل غير خطي، از روش عددي مربعات ديفرانسيلي(DQM) و يك روش نيمه تحليلي بر پايه چندجمله ­اي (SAPM) استفاده شده است. روش حل نيوتن-رافسون براي حل دستگاه جبري غيرخطي به دست آمده بكار گرفته شده و نتايج دو روش با يكديگر مقايسه و ملاحظه شد نتايج بدست آمده از روش SAPM با فرمول ­بندي ساده ­تر دقت بسيار خوبي در مقايسه با روش DQM دارد. شرايط تكيه­ گاهي مختلف از جمله گيردار، مفصلي و آزاد در نظر گرفته شده است. جهت اعتبار سنجي نتايج بدست آمده با داده­ هاي تحقيقات ديگر مقايسه شده است. در بررسي نتايج، اثر تغييرات ضريب غيرموضعي بر نتايج بر حسب تغييرات ضخامت، شرايط مرزي، سختي پايه الاستيك و بار اعمالي، تاثير تحليل خطي و غيرخطي تئوري مرتبه اول برشي، تعداد گره­ ها در دامنه هندسه قطاع بر دقت جواب­ها و نيز تاثير زاويه قطاع و ضريب غيرموضعي بر خيز و نسبت خيز غيرموضعي به موضعي در شرايط مختلف مورد بررسي قرار گرفته است
Keywords :
Elastic Foundation , Semi Analytical Polynomial Method , Differential Quadrature Method , Nano-graphene Sector Plates , Nonlocal Elasticity Theory
Journal title :
Astroparticle Physics
Serial Year :
2015
Record number :
2416928
Link To Document :
بازگشت