فناوری در مهندسی هوافضا

فناوری در مهندسی هوافضا

تحلیل کمانش و پس‌کمانش کامپوزیت‌های لایه‌ای حاوی فیبر آلیاژهای حافظه‌دار با استفاده از روش نوار محدود

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر
2 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
چکیده
با استفاده از روش نوارمحدود نیمه‌ تحلیلی ، کمانش و پس کمانش صفحات کامپوزیتی لایه ای تقویت شده با آلیاژ های حافظه دار که تحت بارگذاری حرارتی یکنواخت قرار دارند ، بررسی می‌ شود. هدف اصلی بررسی تاثیر قرارگیری الیاف حافظه‌ دار در رفتار صفحه می باشد . در روش نوارمحدود به دلیل اعمال توابع مثلثاتی می توان انتگرال انرژی را تحلیلی محاسبه کرد. تئوری تغییر شکل جابجایی زیگ زاگ لایروایز همراه با روابط سازگاری غیرخطی فون کارمن اجرا شد. روش حل بر اساس به حداقل رساندن انرژی پتانسیل کل و حل مسئله مقدار ویژه یا مجموعه‌ ای از معادلات غیرخطی با استفاده از روش نیوتن رافسون تکراری افزایشی است . با استفاده از مدل برینسون ساده شده یک بعدی ، تأثیر الیاف حافظه دار (اثرات پیش کرنش در نسبت های حجمی مختلف) بر کمانش و پس کمانش صفحات کامپوزیتی بررسی می شود . با استناد به کارهای دیگران و مطالعات پیشین روش نوار محدود به درستی اعمال گردید و نتایج مهمی بدست امد . نتایج عبارتند از:روش ASET نسبت به روش APT در افزایش بار بحرانی کمانش صفحات تقویت شده با الیاف SMA موثرتر است. 2-افزایش کسر حجمی فیبر SMA و مقدار دمای فعال‌سازی شاید باعث ایجاد نیروهای بازیابی بیشتر شود و بنابراین بار بحرانی کمانش ممکن است افزایش یابد. 3-در ناحیه شروع فاز آستنیت تا پایان مقدار افزایش جابجایی خارج از صفحه کمتری دارد زیرا مقدار زیادی تنش بازیابی تولید می‌شود و در ناحیه کاملا آستنیت جابجایی خارج صفحه افزایش بیشتری دارد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Buckling, post-buckling, and finite-strip analysis of laminated composites reinforced with shape memory alloy fibers

نویسندگان English

saeid Nasiri 1
Hamid Reza Ovesy 2
1 Department of Aerospace Engineering, Amirkabir University of Technology
2 Department of Aerospace Engineering. Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده English

This study uses the semi-analytical finite strip method to examine the buckling and postbuckling behavior of laminated composite plates embedded with shape memory alloy (SMA) fibers under uniform thermal loading, with a focus on how SMA fiber placement affects the plate’s structural response. The finite strip method leverages trigonometric functions to evaluate the energy integral analytically. The zig-zag displacement deformation theory, grounded in Reddy’s layerwise approach, is applied alongside nonlinear von Kármán compatibility relations. The solution strategy minimizes the total potential energy and solves either an eigenvalue problem or a nonlinear system via the incremental-iterative Newton–Raphson method. A simplified one-dimensional Brinson model is used to analyze the effects of SMA fibers, including pre-strain, at various volume fractions on buckling and postbuckling behavior. Building on prior research, the finite strip method is implemented with accuracy, yielding significant findings. The principal results are as follows: (1) The ASET method proves more effective than the APT method in increasing the critical buckling load of reinforced SMA-fiber composite plates, (2) Increasing the SMA fiber volume fraction and the activation temperature can lead to larger recovery forces, thereby markedly raising the critical buckling load, and (3) The out-of-plane displacement increment is smaller during the transition from the onset to completion of the austenite phase due to generated recovery stress, whereas in the fully austenitic region, out-of-plane displacement increases more.

کلیدواژه‌ها English

Buckling and post-buckling
laminated composite
plates
shape memory alloys
finite strip method
zig-zag displacement theory

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 08 بهمن 1404

  • تاریخ دریافت 06 آبان 1404
  • تاریخ بازنگری 15 دی 1404
  • تاریخ پذیرش 15 دی 1404
  • تاریخ اولین انتشار 08 بهمن 1404