Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phản ứng động lực học phi tuyến và phân tích hư hỏng của vỏ cầu nông làm từ vật liệu biến thiên theo chức năng dưới tác động va chạm với vận tốc thấp
Tóm tắt
Nghiên cứu này tập trung vào phản ứng động lực học phi tuyến và quá trình phát triển hư hỏng của vỏ cầu nông biến thiên theo chức năng dưới tác động va chạm với vận tốc thấp. Dựa trên lý thuyết hư hỏng liên tục, một quan hệ vật chất hư hỏng được thiết lập cho vật liệu biến thiên theo chức năng và định luật phát triển hư hỏng Kachanov được áp dụng để dự đoán sự phát triển hư hỏng trong cấu trúc. Một mô hình tiếp xúc được điều chỉnh phù hợp với vật liệu không đồng nhất (vật liệu biến thiên theo chức năng) được áp dụng để mô hình hóa lực tiếp xúc trong quá trình va chạm. Phương pháp mô hình lớp được áp dụng để mô hình hóa vỏ cầu biến thiên theo chức năng với các hằng số vật liệu thay đổi theo độ dày bằng cách chia vỏ thành N lớp với các tính chất vật liệu không thay đổi cho mỗi lớp. Với các quan hệ vật chất hư hỏng và các quan hệ hình học phi tuyến cho vỏ cầu nông FGM với mô đun đàn hồi thay đổi theo hàm số mũ, các phương trình chuyển động phi tuyến của vỏ cầu nông FGM dưới tác động va chạm với vận tốc thấp đã được thu được dưới dạng các hàm dịch chuyển. Các vấn đề được giải quyết bằng cách sử dụng phương pháp điểm phân bố trực giao, phương pháp Newmark và phương pháp lặp lại tổng hợp. Một số ví dụ số đã được thực hiện để xác thực mô hình va chạm đang được trình bày và các phương pháp tính toán, và phân tích tham số được trình bày để thảo luận về tác động của các tính chất vật liệu, kích thước hình học và vận tốc va chạm lên trạng thái hư hỏng và phản ứng động lực của cấu trúc khi dưới tác động va chạm với vận tốc thấp.
Từ khóa
#vật liệu biến thiên theo chức năng #vỏ cầu nông #phản ứng động lực học #hư hỏng #tác động va chạm #phương pháp lặp lại #phân tích tham sốTài liệu tham khảo
Iha, D.K., Kant, T., Singh, R.K.: A critical review of recent research on functionally graded plates. Compos. Struct. 96, 833–849 (2013)
Mantari, J.L., Soares, C.G.: A novel higher-order shear deformation theory with stretching effect for functionally graded plates. Compos. Part B 45, 268–281 (2013)
Hamidi, A., Zidi, M., Houari, M.S.A., Tounsi, A.: A new four variable refined plate theory for bending response of functionally graded sandwich plates under thermomechanical loading. Compos. Part B (2012). doi:10.1016/jcompositesb201203021
Qu, Y.G., Long, X.H., Yuan, G.Q., Meng, G.: A unified formulation for vibration analysis of functionally garded shells of revolution with arbitrary boundary conditions. Compos. Part B 50, 381–402 (2013)
Liew, K.M., Zhao, X., Lee, Y.Y.: Postbuckling responses of functionally graded cylindrical shells under axial compression and thermal loads. Compos. Part B 43, 1621–1630 (2012)
Na, K.S., Kim, J.H.: Three-dimensional thermal buckling analysis of functionally graded materials. Compos. Part B 35, 429–437 (2004)
Shen, H.S.: Thermal buckling and postbuckling behavior of functionally garded carbon nanotube-reinforced composite cylindrical shells. Compos. Part B 43, 1030–1038 (2012)
Neves, A.M.A., Ferreira, A.J.M., Carrera, E., Cinefra, M., Roque, C.M.C., Jorge, R.M.N., et al.: Static, free vibration and buckling analysis of isotropic and sandwich functionally graded plates using a quasi-3D higher-order shear deformation theory and a meshless technique. Compos. Part B 44, 657–674 (2013)
Aboudi, J., Pindera, M.J., Arnold, S.M.: Higher-order theory for functionally graded materials. Compos. Part B 30, 777–832 (1999)
Sills, L.B., Eliasi, R., Berlin, Y.: Modeling of functionally graded materials in dynamic analysis. Compos. Part B 33, 7–15 (2002)
Jodaei, A., Jalal, M., Yas, M.H.: Free vibration analysis of functionally graded annular plates by state-space based differential quadrature method and comparative modeling by ANN. Compos. Part B 43, 340–353 (2012)
Malekzadeh, P., Monajjemzadeh, S.M.: Dynamic response of functionally graded plates in thermal environment under moving load. Compos. Part B 45, 1521–1533 (2013)
Sahmani, S., Ansari, R., Gholami, R., Darvizeh, A.: Dynamic stability analysis of functionally graded higher-order shear deformable microshells based on the modified couple stress elasticity theory. Compos. Part B 51, 44–53 (2013)
Etemadi, E., Afaghi, K.A., Takaffoli, M.: 3D finite element simulation of sandwich panels with a functionally graded core subjected to low velocity impact. Compos. Struct. 89(1), 28–34 (2009)
Apetre, N.A., Sankar, B.V., Ambur, D.R.: Low velocity impact response of sandwich beams with functionally graded core. Int. J. Solids Struct. 43(9), 2479–2496 (2006)
Gong, S.W., Lam, K.Y., Reddy, J.N.: The elastic response of functionally graded cylindrical shells to low-velocity impact. Int. J. Impact Eng. 22(4), 397–417 (1999)
Pantele, C.L., Liviu, L.: Low velocity impact on a functionally graded circular thin plate. In: Proceedings of ESDA (2006)
Reid, L.T., Larson, A., Anthony, P.: Low velocity impact analysis of functionally graded circular plates. In: Proceedings of IMECE (2006)
Shariyat, M., Jafari, R.: Nonlinear low-velocity impact response analysis of a radially preloaded two-directional-functionally graded circular plate: A refined contact stiffness approach. Compos. Part B 45, 981–994 (2013)
Valarezo, A., Bolelli, G., Choi, W.B., Sampath, S., Cannillo, V., Lusvarghi, L., et al.: Damage tolerant functionally garded WC-Co/Stainless steel HVOF coatings. Surf. Coat. Technol. 205, 2197–2208 (2010)
Kubair, D.V., Lakshmana, B.K.: Cohesive modeling of low-velocity impact damage in layered functionally graded beams. Mech. Res. Commun. 35, 104–114 (2008)
Anandakumar, G., Li, N., Verma, A., Singh, P., Kim, J.H.: Thermal stress and probability of failure analysis of functionally garded solid oxide fuel cells. J. Power Sources 195, 6659–6670 (2010)
Giannakopoulos, A.E., Pallot, P.: Two-dimensional contact analysis of elastic graded materials. J. Mech. Phys. Solids 48(8), 1597–1631 (2000)
Giannakopoulos, A.E., Suresh, S.: Indentation of solids with gradients in elastic properties: part I. Point force. Int. J. Solids Struct. 34(19), 2357–2398 (1997)
Mao, Y.Q., Fu, Y.M., Chen, C.P., Li, Y.L.: Nonlinear dynamic response for functionally graded shallow spherical shell under low velocity impact in thermal environment. Appl. Math. Model. 35(6), 2887–2900 (2011)
Xu, Z.L.: Elastic Mechanics. Higher Educational Press, Beijing (1998)
Voyiadjis, G.Z., Dorgan, R.J.: Framework using functional forms of hardening internal state variables in modeling elasto-plastic-damage behavior. Int. J. Plast. 23, 1826–1859 (2007)
Voyiadjis, G.Z., Venson, A.R.: Experimental damage investigation of a SICTi aluminide metal matrix composite. Int. J. Damage Mech. 4, 338–361 (1995)
Voyiadjis, G.Z., Venson, A.R., Kattan, P.I.: Experimental determination of damage parameters in uniaxially-loaded metal matrix composites using the overall approach. Int. J. Plast. 11, 895–926 (1995)
Voyiadjis, G.Z., Kattan, P.I.: A plasticity-damage theory for large deformation of solids. Part I: theoretical formulation. Int. J. Eng. Sci. 30, 1089–1108 (1992)
Voyiadjis, G.Z., Deliktas, B.: A coupled anisotropic damage model for the inelastic response of composite materials. Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 183, 159–199 (2000)
Voyiadjis, G.Z., Park, T.: Anisotropic damage effect tensor for the symmetrization of the effect stress tensor. J. Appl. Mech. 64, 106–110 (1997)
Mao, Y.Q., Fu, Y.M., Tian, Y.P.: Nonlinear dynamic response and active control of piezoelastic laminated shallow spherical shells with damage. Int. J. Damage Mech. 21(6), 783–809 (2012)
Kachanov, L.M.: Introduction to Continuum Damage Mechanics. Martinus Nijhoff Publishers, The Netherlands (1986)
Ramirez, F., Heyliger, P.R., Pan, E.: Static analysis of functionally graded elastic anisotropic plates using a discrete layer approach. Compos. Part B 37, 10–20 (2006)
Fu, Y.M., Mao, Y.Q., Tian, Y.P.: Damage analysis and dynamic response of elasto-plastic laminated composite shallow spherical shell under low velocity impact. Int. J. Solids Struct. 47(1), 126–137 (2010)
Mao, Y.Q., Fu, Y.M., Ai, S.G., Fang, D.N.: Interfacial damage analysis of shallow spherical shell with FGM coating under low velocity impact. Int. J. Mech. Sci. 71, 30–40 (2013)
Mao, Y.Q., Ai, S.G., Fang, D.N., Fu, Y.M., Chen, C.P.: Elasto-plastic analysis of micro FGM beam basing on mechanism-based strain gradient plasticity theory. Compos. Sturct. 101, 168–179 (2012)