Phân tích uốn tĩnh của tấm sandwich phân lớp chức năng bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Email:
tuanmanhvkt123@gmail.com
Từ khóa:
Tấm sandwich, vật liệu phân lớp chức năng, phần tử tứ giác, lý thuyết biến dạng cắt bậc ba
Tóm tắt
Vật liệu phân lớp chức năng (functionally graded material, FGM) ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật như xây dựng dân dụng, hàng không vũ trụ, công nghệ hạt nhân, v.v. Vì vậy, nghiên cứu ứng xử cơ học của kết cấu sandwich FGM được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm. Mục tiêu chính của bài báo này là sử dụng phần tử tứ giác (Q4) dựa trên lý thuyết biến dạng cắt bậc ba (third-order shear deformation plate theory, TSDT) để phân tích tĩnh tấm sandwich FGM. Phần tử được đề xuất với bảy bậc tự do (degrees of freedom, DOFs) trên mỗi nút dựa trên sự kết hợp hàm nội suy Lagrange và hàm nội suy Hermite để thiết lập phương trình cân bằng của tấm sandwich FGM. Sự kết hợp này giúp thoả mãn điều kiện ứng suất cắt bằng không tại mặt trên và dưới của tấm. Độ chính xác và hiệu quả của phương pháp đề xuất được kiểm chứng thông qua các ví dụ so sánh. Qua đó, tác giả nghiên cứu chi tiết ảnh hưởng của kích thước hình học và thuộc tính vật liệu đến phản ứng tĩnh của tấm sandwich FGMTài liệu tham khảo
[1]. T.P. Vo, H.-T. Thai, T.-K. Nguyen, A. Maheri, J. Lee, Finite element model for vibration and buckling of functionally graded sandwich beams based on a refined shear deformation theory, Engineering structures, 64 (2014) 12-22. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2014.01.029
[2]. M. Asghari, M. Ahmadian, M. Kahrobaiyan, M. Rahaeifard, On the size-dependent behavior of functionally graded micro-beams, Materials & Design (1980-2015), 31 (2010) 2324-2329. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2009.12.006
[3]. L.C. Trinh, T.P. Vo, A.I. Osofero, J. Lee, Fundamental frequency analysis of functionally graded sandwich beams based on the state space approach, Composite Structures, 156 (2016) 263-275. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.11.010
[4]. J. Reddy, Analysis of functionally graded plates, International Journal for numerical methods in engineering, 47 (2000) 663-684. https://doi.org/10.12989/anr.2021.11.1.055
[5]. Luat DT, Van Thom D, Thanh TT, Van Minh P, Van Ke T, Van Vinh P, Mechanical analysis of bi-functionally graded sandwich nanobeams, Advances in nano research, 11 (2021) 55-71. https://doi.org/10.12989/anr.2021.11.1.055
[6]. V.-H. Nguyen, T.-K. Nguyen, H.-T. Thai, T.P. Vo, A new inverse trigonometric shear deformation theory for isotropic and functionally graded sandwich plates, Composites Part B: Engineering, 66 (2014) 233-246. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2014.05.012
[7]. F. Tornabene, Free vibration analysis of functionally graded conical, cylindrical shell and annular plate structures with a four-parameter power-law distribution, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 198 (2009) 2911-2935. https://doi.org/10.1016/j.cma.2009.04.011
[8]. J. L. Mantari, Refined and generalized hybrid type quasi-3d shear deformation theory for the bending analysis of functionally graded shells, Composites Part B: Engineering, 83 (2015) 142–152. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2015.08.048
[9]. J. Torabi, Y. Kiani, M. R. Eslami, Linear thermal buckling analysis of truncated hybrid FGM conical shells, Composites Part B: Engineering, 50 (2013) 265–272. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2013.02.025
[10]. A. Zenkour, A comprehensive analysis of functionally graded sandwich plates: Part 1–Deflection and stresses, International journal of solids and structures, 42 (2005) 5224-5242. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2005.02.015
[11]. A.M. Zenkour, The effect of transverse shear and normal deformations on the thermomechanical bending of functionally graded sandwich plates, International Journal of Applied Mechanics, 1 (2009) 667-707. https://doi.org/10.1142/S1758825109000368
[12]. A.A. Daikh, A.M. Zenkour, Free vibration and buckling of porous power-law and sigmoid functionally graded sandwich plates using a simple higher-order shear deformation theory, Materials Research Express, 6 (2019) 115707. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab48a9
[13]. A.A. Daikh, A.M. Zenkour, Effect of porosity on the bending analysis of various functionally graded sandwich plates, Materials Research Express, 6 (2019) 065703. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab0971
[14]. H.-T. Thai, T.-K. Nguyen, T.P. Vo, J. Lee, Analysis of functionally graded sandwich plates using a new first-order shear deformation theory, European Journal of Mechanics-A/Solids, 45 (2014) 211-225. https://doi.org/10.1016/j.euromechsol.2013.12.008
[15]. Shi G, A new simple third-order shear deformation theory of plates, International Journal of Solids and Structures, 44 (2007) 4399-4417. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2006.11.031
[16]. T. H. Nguyen, T.T. Nguyen, T.T. Tran, Q. H. Pham, Research on the mechanical behaviour of functionally graded porous sandwich plates using a new C1 finite element procedure, Results in Engineering, 17 (2023) 100817. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2022.100817
[17]. N. Vasiraja, P. Nagaraj, The effect of material gradient on the static and dynamic response of layered functionally graded material plate using finite element method, Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences, 67 (2019) 827-838. https://doi.org/10.24425/bpasts.2019.130191
[2]. M. Asghari, M. Ahmadian, M. Kahrobaiyan, M. Rahaeifard, On the size-dependent behavior of functionally graded micro-beams, Materials & Design (1980-2015), 31 (2010) 2324-2329. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2009.12.006
[3]. L.C. Trinh, T.P. Vo, A.I. Osofero, J. Lee, Fundamental frequency analysis of functionally graded sandwich beams based on the state space approach, Composite Structures, 156 (2016) 263-275. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.11.010
[4]. J. Reddy, Analysis of functionally graded plates, International Journal for numerical methods in engineering, 47 (2000) 663-684. https://doi.org/10.12989/anr.2021.11.1.055
[5]. Luat DT, Van Thom D, Thanh TT, Van Minh P, Van Ke T, Van Vinh P, Mechanical analysis of bi-functionally graded sandwich nanobeams, Advances in nano research, 11 (2021) 55-71. https://doi.org/10.12989/anr.2021.11.1.055
[6]. V.-H. Nguyen, T.-K. Nguyen, H.-T. Thai, T.P. Vo, A new inverse trigonometric shear deformation theory for isotropic and functionally graded sandwich plates, Composites Part B: Engineering, 66 (2014) 233-246. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2014.05.012
[7]. F. Tornabene, Free vibration analysis of functionally graded conical, cylindrical shell and annular plate structures with a four-parameter power-law distribution, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 198 (2009) 2911-2935. https://doi.org/10.1016/j.cma.2009.04.011
[8]. J. L. Mantari, Refined and generalized hybrid type quasi-3d shear deformation theory for the bending analysis of functionally graded shells, Composites Part B: Engineering, 83 (2015) 142–152. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2015.08.048
[9]. J. Torabi, Y. Kiani, M. R. Eslami, Linear thermal buckling analysis of truncated hybrid FGM conical shells, Composites Part B: Engineering, 50 (2013) 265–272. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2013.02.025
[10]. A. Zenkour, A comprehensive analysis of functionally graded sandwich plates: Part 1–Deflection and stresses, International journal of solids and structures, 42 (2005) 5224-5242. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2005.02.015
[11]. A.M. Zenkour, The effect of transverse shear and normal deformations on the thermomechanical bending of functionally graded sandwich plates, International Journal of Applied Mechanics, 1 (2009) 667-707. https://doi.org/10.1142/S1758825109000368
[12]. A.A. Daikh, A.M. Zenkour, Free vibration and buckling of porous power-law and sigmoid functionally graded sandwich plates using a simple higher-order shear deformation theory, Materials Research Express, 6 (2019) 115707. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab48a9
[13]. A.A. Daikh, A.M. Zenkour, Effect of porosity on the bending analysis of various functionally graded sandwich plates, Materials Research Express, 6 (2019) 065703. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab0971
[14]. H.-T. Thai, T.-K. Nguyen, T.P. Vo, J. Lee, Analysis of functionally graded sandwich plates using a new first-order shear deformation theory, European Journal of Mechanics-A/Solids, 45 (2014) 211-225. https://doi.org/10.1016/j.euromechsol.2013.12.008
[15]. Shi G, A new simple third-order shear deformation theory of plates, International Journal of Solids and Structures, 44 (2007) 4399-4417. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2006.11.031
[16]. T. H. Nguyen, T.T. Nguyen, T.T. Tran, Q. H. Pham, Research on the mechanical behaviour of functionally graded porous sandwich plates using a new C1 finite element procedure, Results in Engineering, 17 (2023) 100817. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2022.100817
[17]. N. Vasiraja, P. Nagaraj, The effect of material gradient on the static and dynamic response of layered functionally graded material plate using finite element method, Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences, 67 (2019) 827-838. https://doi.org/10.24425/bpasts.2019.130191
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
20/12/2023
Nhận bài sửa
02/03/2023
Chấp nhận đăng
31/03/2024
Xuất bản
15/04/2024
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Dương Mạnh, T. (1713114000). Phân tích uốn tĩnh của tấm sandwich phân lớp chức năng bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 75(3), 1359-1373. https://doi.org/10.47869/tcsj.75.3.4
Số lần xem tóm tắt
90
Số lần xem bài báo
72
