بررسي پاسخ غيرخطي گذرا صفحات فلزكامپوزيت تحت بارگذاري فشار يكنواخت وابسته به زمان

Investigation of Transient Nonlinear Response of Fiber Metal Laminates (FML’s) under Uniform Time-dependent Pressure Loading

چندلايه‌هاي فلز كامپوزيتي در بسياري از كاربردها از هواپيماها، زيردريايي‌ها و كشتي‌ها گرفته تا مخازن تحت‌فشار و قطعات خودرو مورداستفاده قرار مي‌گيرند. در اين مطالعه به بررسي تحليل تئوري و عددي چندلايه‌هاي فلز-كامپوزيت تحت بارگذاري‌ فشار يكنواخت وابسته به زمان پرداخته‌شده است. بدين منظور، چندلايه فلز كامپوزيت بر اساس نظريه تغيير شكل برشي مرتبه بالاي ردي مدل شده و اثرات غيرخطي هندسي وون كارمن در استخراج معادلات حركت گنجانده‌شده است. فرض شده است كه چندلايه فلز كامپوزيتي بر بستر پاسترناك قرار دارد و شرايط مرزي در تمامي لبه‌هاي ورق به‌صورت تكيه‌گاه ساده در نظر گرفته‌شده است. سپس معادلات مشتقات جزئي غيرخطي حركت، با استفاده از روش گالركين جداسازي شده و نهايتاً با استفاده از روش رانگ كوتا حل‌شده‌اند. نتايج تحليل تئوري انجام‌شده با نتايج ارائه‌شده در مطالعات پيشين مقايسه گرديده و تطابق خوبي مشاهده‌شده است. همچنين به‌منظور بررسي پارامترهاي اثرگذار، اثر نسبت ابعادي، بستر پاسترناك، زمان بارگذاري و نوع پالس‌هاي فشاري بر روي پاسخ ديناميكي ورق موردبررسي قرارگرفته است. مطابق با نتايج به‌دست‌آمده، با كاهش زمان فاز مثبت بارگذاري و افزايش پارامتر شكل موج، اثر فاز منفي بارگذاري تقويت‌شده و منجر به افزايش جابجايي بي‌بعد در مركز ورق مي‌گردد. علاوه بر اين، مشخص گرديد كه پارامتر سختي خطي، در مقايسه با پارامتر لايه برشي اثر كمتري بر پاسخ زماني دارد.

Fiber Metal Laminates (FML’s) are being used in many applications ranging from aircraft, submarines and ships to pressure vessels and automotive parts. In this study, the theoretical and numerical analysis of fiber metal laminates (FML’s) subjected to time-dependent uniform pressure load have been investigated. For this purpose, the plate is modeled based on the Reddy’s higher order shear deformation plate theory and the effects of the von Kármán geometric nonlinearity are included in the derivation of the motion equations. The FML is assumed to rest on the Pasternak foundation and simply supported boundary conditions are considered for all edges of the plate. Then, Nonlinear Partial differential Equations (PDEs) of motion are separated by using of the Galerkin method and finally solved using the Runge Kutta method. The results of conducted theoretical analyses compared with the presented results in the literature and good agreement is found. Also, in order to investigate the effective parameters, the effect of aspect ratio, Pasternak foundation and type of pressure pulses on the dynamic response of the plate have been examined. According to the obtained results, by reducing the positive phase time of loading and increasing the waveform parameter, the effect of the negative phase of loading is amplified and leads to an increase in dimensionless displacement in the center of the plate. Also, it was realized that the linear stiffness parameter in comparison with the shear layer parameter has less effect on the dynamic response.