نشریه علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک (Feb 2022)
خمش غیرخطی تیرهای کامپوزیتی تقویت‌شده با پلاکت‌های‌گرافن با استفاده از روش مربعات دیفرانسیلی هارمونیک
Abstract
در این پژوهش تجزیه و تحلیل خمش غیرخطی یک تیر کامپوزیتی تقویت‌شده توسط پلاکت‌های گرافن با توزیع غیر یکنواخت در راستای ضخامت، بررسی و ارائه شده است. معادلات دیفرانسیل غیرخطی حاکم در این پژوهش بر اساس نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول و اصل حداقل انرژی پتانسیل، استخراج شده و با استفاده از روش مربعات دیفرانسیلی هارمونیک حل شده است. خواص مکانیکی و مدول الاستیک موثر کامپوزیت تقویت‌شده با پلاکت گرافن با استفاده از مدل میکرومکانیکی هالپین- تسای اصلاح‌شده محاسبه شده است. همچنین، از قاعده اختلاط برای تعیین نسبت پواسون موثر استفاده شده است. ابتدا، مطالعات مقایسه‌ای بین تیرهای استاندارد کامپوزیتی مدرج تابعی و تیرهای تقویت‌شده با پلاکت‌های گرافن، ارائه شده است و سپس اثرات شرایط مرزی، کسر وزنی و الگوی توزیع پلاکت‌های گرافن و تعداد کل لایه‌ها بر ویژگی‌های خمش غیرخطی تیرهای کامپوزیتی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج این پژوهش نشان‌دهنده قابلیت بالای روش پیشنهادی برای حل مسائل غیرخطی و بدست آوردن رفتار خمشی تیرهای کامپوزیتی تقویت شده، می‌باشد. همچنین مطالعات پارامتری نشان می‌دهد با افزایش کسر وزنی پلاکت‌های گرافن، استحکام خمشی تیر بهبود یافته و خیز تیر کاهش می‌یابد. علاوه بر این، افزایش تعداد کل لایه‌های کامپوزیت تقویت‌شده با پلاکت گرافن، سبب می‌شود که توزیع تنش در راستای ضخامت تیر هموارتر شود.
Keywords
