بررسي تحليلي و عددي تير‏هاي ساندويچي هدفمند تحت بار موضعي و خواص وابسته به دما

Analytical and Numerical Survey of FG Sandwich Beams under Local Loading and Temperature-Dependent Properties

تحليل تيرهاي ساندويچي با رويه‌هاي هدفمند تحت بارهاي موضعي از نوع فرورفتگي (indentation) در شرايط دمايي مختلف انجام شده است. براي رويه‏هاي هدفمند، از تيوري برشي مرتبه اول و براي توزيع خواص در رويه‏‌ها از توابع تواني استفاده شده، تمامي خواص، وابسته به دما مي‏باشند. دو مقياس طول انتشار بار براي تير ساندويچي مذكور، تعريف و در شرايط مختلف به صورت تحليلي و همچنين با استفاده از المان محدود (ANSYS) محاسبه شده‌اند كه رفتار تير ساندويچي تحت بارهاي موضعي با طول موج‏هاي مختلف را توصيف مي‏كنند. اين مقياس‌هاي طول انتشار، وابسته به خواص مادي و خواص هندسي تير ساندويچي مي‌باشند و مشخص مي‌كنند، زماني كه يك بار خارجي بر رويه بالايي تير وارد مي‌شود، چه طولي از رويه‌ها و هسته را تحت تاثير خود قرار مي‌دهند. نتايج تيوري محاسبه شده در اين تحقيق، با نتايج المان محدود و همچنين در شرايط خاص با نتايج محققان ديگر مقايسه و هماهنگي قابل قبولي بين آن‏ها مشاهده مي‏شود.

The analysis of sandwich beams with the FG face sheets loaded by central indentor in various temperature conditions is carried out in this work. Property distribution in the FG face sheets is according to the power law function of FGMs; their properties are temperature-dependent. In this model, the first-order shear deformation theory is used for the FG face sheets, while 3D elasticity is used for the flexible core. Two spreading length scales are introduced and calculated for defined sandwich beams, characterizing the behavior of sandwich beams under local loads. These spreading-length scales, which are two functions of the beam material and geometrical properties, characterize the length over which a load on the upper surface of a beam is spread out by the face sheets and the core. The theoretical predictions in this work are compared with the FEM results by ANSYS and the results published in the literature for special cases; a reasonable agreement was found between them.