تحلیل ضربه سرعت پایین بر ورق‌های‌‌ حلقوی تقویت شده با نانولوله‌های کربنی به‌صورت هدفمند

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، مدرس مدعو، دانشکده فنی و مهندسی برق، مکانیک و کامپیوتر، دانشگاه ایوانکی، ایوانکی،

2 نویسنده مسئول، استادیار، دانشکده فنی مهندسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد واحد تهران شمال، تهران، ایران

3 کارشناسی ارشد، دانشکده فنی مهندسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد واحد تهران شمال، تهران

چکیده

در این پژوهش، تحلیل عددی ضربه سرعت پایین بر ورق‌های حلقوی تقویت شده با نانولوله های کربنی به‌صورت هدفمند با استفاده از روش‌های المان محدود ارائه شده است. معادلات تعادل ورق بر اساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول ورق و اصل همیلتون استخراج شده است. برای شبیه‌سازی نیروی تماس بین ورق و ضربه‌زننده از قانون تماس هرتز استفاده شده است. همچنین با در نظر گرفتن، تغییر عوامل مختلف اعم از نحوه توزیع و درصد حجمی نانولوله ها در راستای ضخامت و جرم و سرعت ضربه زن به بررسی تأثیر این عوامل بر روی توزیع نیروی تماس و جابجایی‌ها می‌پردازیم.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Sgobba, V., and Guldi, D. M., "Carbon Nanotubes Electronic/electrochemical Properties and Application for Nanoelectronics and Photonics", Chemical Society Reviews, Vol. 38, No. 1, pp. 165-184, (2009).
 
[2] Tooski, M., Yarmohammad, et al, "Experimental Investigation on Distance Effects in Repeated Low Velocity Impact on Fiber–metal Laminates", Composite Structures, Vol. 99, pp. 31-40, (2013).
 
[3] Ambur, D., and Cruz, J., "Low-speed Impact Response Characteristics of Composite Sandwich Panels", In 36th Structures, Structural Dynamics and Materials Conference, pp. 1460, (1995).
 
[4] Olsson, R., and McManus, H. L., "Improved Theory for Contact Indentation of Sandwich Panels", AIAA Journal, Vol. 34, No. 6, pp. 1238-1244, (1996).
 
[5] Palazotto, A. N., Herup, E. J., and Gummadi, L. N. B., "Finite Element Analysis of Low-velocity Impact on Composite Sandwich Plates", Composite Structures, Vol. 42, No. 2, pp. 209-227, (2000).
 
[6] Sburlati, R., "The Effect of a Slow Impact on Sandwich Plates", Journal of Composite Materials", Vol. 36, No. 2, pp. 1079-1092, (2002).
 
[7] Abrate, S., "Impact on Composite Structures", Cambridge University Press, (2005).
 
[8] Icardi, U., and Ferrero, L.,"Impact Analysis of Sandwich Composites Based on a Refined Plate Element with Strain Energy Updating", Composite Structures, Vol. 89, No.1, pp. 35-51, (2009).
 
[9] Foo, C. C., Seah, L. K., and Chai, G. B., "A Modified Energy-balance Model to Predict Low-velocity Impact Response for Sandwich Composites", Composite Structures, Vol. 93, No. 5, pp. 1385-1393, (2011).
 
[10] Shen, H. S., "Nonlinear Bending of Functionally Graded Carbon Nanotube-reinforced Composite Plates in Thermal Environments", Composite Structures, Vol. 91, No. 1, pp. 9-19, (2009).
 
[11] Shariyat, M., and Jafari, R., "Nonlinear Low-velocity Impact Response Analysis of a Radially Preloaded Two-directional-functionally Graded Circular Plate: A Refined Contact Stiffness Approach", Composites Part B: Engineering, Vol. 45, No. 1, pp. 981-994, (2013).
 [12] Shariyat, M., and Jafari, R., "A Micromechanical Approach for Semi-analytical Low-velocity Impact Analysis of a Bidirectional Functionally Graded Circular Plate Resting on an Elastic Foundation", Meccanica, Vol. 48, No. 9, pp. 2127-2148, (2013).
 
[13] Asemi, K., and Salami, S. J., "A Study on Low Velocity Impact Response of FGM Rectangular Plates with 3D Elasticity Based Graded Finite Element Modeling", Journal of Theoretical and Applied Mechanics, Vol. 53, No. 4, pp. 859-872, (2015).
 
[14] Malekzadeh, P., and Dehbozorgi, M., "Low Velocity Impact Analysis of Functionally Graded Carbon Nanotubes Reinforced Composite Skew Plates", Composite Structures, Vol. 140, pp. 728-748, (2016).
 
[15] Jam, J. E., and Kiani, Y., "Low Velocity Impact Response of Functionally Graded Carbon Nanotube Reinforced Composite Beams in Thermal Environment", Composite Structures, Vol. 140, pp. 35-43, (2015).
 
[16] Shariyat, M., and Farzan, F., "Nonlinear Eccentric Low-velocity Impact Analysis of a Highly Prestressed FGM Rectangular Plate, using a Refined Contact Law", Archive of Applied Mechanics, Vol. 83, No. 4, pp. 623-641, (2013).
 
[17] Shariyat, M., and Nasab, F. F., "Low-velocity Impact Analysis of the Hierarchical Viscoelastic FGM Plates, using an Explicit Shear-bending Decomposition Theory and the New DQ Method", Composite Structures, Vol. 113, pp. 63-73, (2014).
 
[18] Shariyat, M., and Nasab, F. F., "Eccentric Low-velocity Impact Analysis of Transversely Graded Plates with Winkler-type Elastic Foundations and Fully or Partially Supported Edges", Thin-Walled Structures, Vol. 84, pp. 112-122, (2014).
 
[19] Timoshenko, S. P., and Woinowsky-Krieger, S., "Theory of Plates and Shells", McGraw-Hill, New York, (1959).
 
[20] Olsson, R., "Mass Criterion for Wave Controlled Impact Response of Composite Plates", Composites Part A,Applied Science and Manufacturing, Vol. 31, No. 8, pp. 879-887, (2000).
 
[21] Babaei, M., and Asemi, K., "Static, Dynamic and Natural Frequency Analyses of Functionally Graded Carbon Nanotube Annular Sector Plates Resting on Viscoelastic Foundation", SN Applied Sciences, Vol. 2, No. 10, pp. 1-21, (2020).
 
 [22] Reddy, J. N., "An Introduction to Nonlinear Finite Element Analysis: with Applications to Heat Transfer, Fluid Mechanics, and Solid Mechanics", OUP Oxford, (2014).