تحليل خمش صفحات كامپوزيتي تقويت شده با توزيع تابعي نانولوله هاي كربني به روش آزادسازي ديناميكي

Bending of functionally graded carbon nanotube reinforced composite plates using dynamic relaxation method

در اين مقاله، خمش غيرخطي صفحه كامپوزيتي تقويت شده با نانولوله هاي كربني تك جداره تحت بار يكنواخت مكانيكي و گراديان حرارتي، مورد بررسي قرار گرفته است. چهار نوع توزيع براي نانولوله هاي كربني در راستاي ضخامت صفحه در نظر گرفته شده است، كه شامل، يك توزيع يكنواخت و سه نوع توزيع تابعي است. خواص مواد نانولوله هاي كربني تك جداره از طريق شبيه‎سازي ديناميكي انجام شده در مراجع گرفته شده است و سپس خواص ماده كامپوزيتي حاصل در هر نقطه از طريق قانون اختلاط ساده به دست آمده است. معادلات حاكم، براساس تيوري برشي مرتبه اول صفحات و كرنش هاي غيرخطي فون كارمن به دست آمده است. سپس دستگاه معادلات غير خطي كوپل به كمك تركيب روش هاي آزادسازي ديناميكي و اختلاف محدود براي به دست آوردن نتايج حل شده است. در ادامه، به مقايسه پاسخ هاي روش حل حاضر با برخي گزارش هاي موجود در مقالات پرداخته شده است و مطابقت خوب به‎دست آمده حاكي از صحت و دقت روش عددي به‎كار رفته است. به منظور بررسي دقيق رفتار خمشي اين صفحات، مطالعه پارامتري روي اثرات كسر حجمي نانولوله ها، نوع چيدمان نانولوله ها و نسبت ابعادي صفحه نانوكامپوزيتي در شرايط تكيه گاهي متفاوت انجام شده است.

Nonlinear bending of a functionally graded nanocomposite plate reinforced by aligned and straight single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) subjected to a uniform transverse load and thermal load is investigated. The material properties of the nanocomposite plate are assumed to be graded in the thickness direction, Four types of distributions of the reinforcement material are considered, that is, uniform and three kinds of functionally graded distributions of carbon nanotubes along the thickness direction of plates. The material properties of SWCNT are determined according to molecular dynamics (MDs), and then the effective material properties at a point are estimated according to the rule of mixture. The equilibrium equations are based on first-order shear deformation plate theory (FSDT) and von K?rm?n strains. These systems of equations are solved by Dynamic Relaxation method to determine the load-deflection and load-bending moment curves. Some comparison study is carried out to compare the current solution with the results reported in the literature for isotropic and Functionally Graded Materials (FGMs) plates. Numerical results indicate that volume fraction of carbon nanotube, distribution of CNTs, plate width-to-thickness ratio, plate aspect ratio and different boundary condition have pronounced effects on the nonlinear response of nanocomposite plates.