Nonlinear transient analysis of composite panels with variable thickness

Abstract

Bu tez kapsamında, zamana bağlı yük altında kalınlığı değişken kompozit panellerin lineer olmayan dinamik davranışı Chebyshev kollokasyon metodu kullanılarak incelenmiştir. Kalınlık doğrultusundaki kayma etkilerini hesaba katmak için birinci mertebeden kayma teorisi kullanılmıştır. Genişletilmiş Sanders lineer olmayan birim uzama-yer değiştirme bağıntıları, büyük yer değiştirmeler sebebiyle oluşan geometrik açıdan lineer olmama etkilerini hesaba katmak için kullanılmıştır. Değişken kalınlıklı kompozit panelin dinamik denklemleri, virtüel iş prensibi kullanılarak elde edilmiştir. Hareket denklemlerindeki yer değiştirme alanları, hızlı yakınsayan sonlu çift Chebyshev serileri kullanılarak açılmıştır. Zaman ayrıklaştırması için Newmark-beta ortalama ivme metodu kullanılmıştır. Chebyshev kollokasyon metoduna dayalı bir bilgisayar programı, hareket denklemleri çözmek için geliştirilmiştir. Önerilen metodun verimliliğini vurgulamak için birçok örnek Chebyshev kollokasyon metodu ile çözülmüştür. Sonuçlar sonlu elemanlar metodu ile kıyaslanmıştır. Son olarak, kompozit panellerin cevabında kalınlık değişimi, malzeme, panel yarıçapı ve sınır şartları parametrik olarak incelenmiştir.

In this thesis work, geometrically nonlinear dynamic analysis of composite panels with variable thickness subjected to time dependent loading using Chebyshev collocation method is studied. First-order shear deformation theory is used to consider transverse shear effect through the thickness direction. An extension of Sanders nonlinear strain-displacement relationships are used to take into account geometric nonlinearity due to large displacements. Dynamic equations for composite doubly curved panels with variable thickness are obtained using virtual work principle. The displacement fields in the governing equilibrium equations are expressed with fast converging finite double Chebyshev series. Newmark-beta average acceleration scheme is used for temporal discretization. A computer program based on Chebyshev collocation method is developed to solve the governing equilibrium equations. Several examples are solved with Chebyshev Collocation Method to emphasize the effectiveness of the proposed method. The obtained results are compared with the finite element method. Finally, parametric studies such as effects of taper ratios, materials, panel radius and boundary conditions on the response of composite panels are investigated.