در این پژوهش، با ارتقای دقّت تئوری های مرتبه بالای موجود، تئوری پوسته استوانه ای کامپوزیتی مرتبه بالای تصحیح شده جدید با دوازده مولفه جابجایی توسعه داده شده است. در این تئوری، اثر عبارت های مربوط به شکل ذوزنقه ای مقطع پوسته (1+z/r) در منتجه های تنش پوسته به طور دقیق محاسبه شده است. پس از افزودن انرژی کرنشی نظیر تنش های اولیه و انرژی کرنشی نظیر جلوگیری از چرخش جسم صلب به تابعی (فانکشنال) انرژی پوسته، بر اساس اصل هامیلتون، معادلات تعادل پوسته استوانه ای دو سر ساده استخراج شده اند. با استفاده از این معادلات، تحلیل مقدار ویژه (ارتعاشات آزاد) و تحلیل پوسته تحت بارگذاری عرضی استاتیکی و دینامیکی (با توزیع یکنواخت بر روی یک سطح مربعی کوچک) انجام شده اند. همچنین، در این پژوهش دو مدل جدید، ساده و مهندسی برای پیش گویی تاریخچه نیروی تماس ناشی از برخورد عرضی شبه استاتیکی توسط ضربه زننده الاستیک و ایزوتروپیک به شکل کره، با سرعت پایین به پوسته استوانه ای کامپوزیتی ارائه شده است. این دو مدل عبارتند از مدل نیم سینوسی (یا h-s) و مدل جرم و فنر بهبود یافته با دو درجه آزادی (یا is-m). در مدل h-s حداکثر نیروی تماس و مدت زمان تماس به روش تحلیلی استخراج شده اند. در مدل is-m ، ابتدا جرم و سفتی موثر پوسته در محل تماس به روش تحلیلی محاسبه شده، سپس با استفاده از روش تکراری و رسیدن به همگرایی، سفتی تماس اصلاح شده به دست آمده است. اعتبارسنجی نتایج پژوهش حاضر با مقایسه با نتایج تئوری و تجربی سایر محقّقین و نتایج حاصل از نرم افزار abaqus صورت پذیرفته، تطابق خوبی حاصل شده است. نتایج نشان می دهند که هر چه اثر عبارت های (1+z/r) دقیق تر به حساب آید، دقت محاسبه فرکانس های طبیعی و پاسخ ضربه افزایش می یابد. همچنین، نشان داده شده است که در پیش گویی دقیق فرکانس های طبیعی و پاسخ ضربه پوسته های استوانه ای fml جدارنازک و پوسته های استوانه ای fgm، عبارت های مرتبه بالاتر در مولفه جابجایی عرضی، نقش مهم تری در مقایسه با عبارت های مرتبه بالاتر در مولفه های جابجایی صفحه ای ایفا می کنند. همچنین، نتایج عددی نشان می دهند که برخی پارامترها از جمله ساختار، جنس و زاویه لایه ها و کسر حجمی فلز (mvf) در مورد پوسته های fml، نمای قانون توانی، ساختار و نوع fgm در مورد پوسته های fgm و نسبت ضخامت هسته به ضخامت کل پوسته در مورد پوسته های ساندویچی fml/core/fml با هسته fgm ، اثر قابل ملاحظه ای بر روی پاسخ ضربه این پوسته ها می گذارند. همچنین راجع به اثر پارامترهایی از قبیل جرم و سرعت ضربه زننده، نسبت های طول به شعاع و ضخامت به شعاع و تنش های اولیه بر پاسخ ضربه پوسته های استوانه ای کامپوزیتی بحث صورت پذیرفته است.

در این رساله در فصل اول مقدمه، مروری بر مطالعات گذشته و بررسی فرضیات و اهداف تحقیق ارائه شده است. در فصل دوم پس از آشنایی دقیق تر با رویکردهای موجود در زمینه مدلسازی سازه های ساندویچی و بیان کاستی های موجود، تئوری مرتبه بالای پوسته ساندویچی معرفی شده و پروسه استخراج معادلات حاکم و مولفه های جابجایی موجود در هسته پوسته به تفصیل ارائه گردیده است. در فصل سوم روش حل مساله ارتعاشات آزاد پوسته تشریح شده و در ادامه روش های مورد استفاده در مدلسازی استهلاک در تحقیق حاضر معرفی گردیده اند. فصل چهارم به تشریح نحوه تحلیل پدیده ضربه اختصاص یافته است و در این راستا مدل های مورد استفاده و روش های استخراج پارامتر های مربوطه ارائه گردیده اند. نهایتا در فصل پنجم نتایج مربوط به تحلیل پوسته استوانه ای ساندویچی با هسته انعطاف پذیر با استفاده از تئوری پیشنهادی ارائه شده اند. ابتدا نتایج تحلیل ارتعاشی پوسته و سپس نتایج مربوط به پاسخ سازه تحت ضربه سرعت پایین آمده است. در ادامه نتایج مربوط به تاثیر اعمال پیش بار بر رفتار پوسته مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین با توجه به اینکه در مدل مورد استفاده در مطالعه ضربه نیاز به تعیین سفتی کلی پوسته بوده است، لذا نتایج حاصل از بارگذاری خمشی پوسته نیز استخراج گردیده اند. همچنین بررسی نتایج حاصل از اعمال پیش بار منجر به تعیین بار بحرانی کمانش پوسته استوانه ای گردیده است. نتایج مربوط به بخش های مختلف صحت سنجی و در هر مورد به منظور بررسی نقش پارامتر های هندسی و فیزیکی مطالعه پارامتری مربوطه صورت پذیرفته است.

در این تحقیق پاسخ دینامیکی ورق یکسرگیردار کامپوزیتی لایه فلزی (fmls) که تحت ضربه با جرم بزرگ قرار گرفته است، مورد بررسی واقع گردید. جهت بدست آوردن اولین فرکانس طبیعی ورق کامپوزیتی که مورد استفاده در روابط ضربه می باشد، طبق سایر شرایط مرزی ورق ها از سری-های فوریه استفاده گردید. ثابت شد بهره گیری از سری های فوریه صرفاً برای ورق های یکسرگیردار منتج به جواب صحیح نخواهد بود. ورق های آلومینیوم به عنوان لایه های فلزی، جایگزین بعضی از لایه های کامپوزیتی شد. رفتار متقابل بین ضربه زننده با ورق های کامپوزیتی متداول و ورق های کامپوزیتی با لایه فلزی در آنالیز ضربه مطالعه گردید. این رفتار متقابل به کمک سیستم دو درجه آزادی جرم- فنر مدلسازی شد. جهت درستی تحقیق انجام شده از نرم افزار المان محدود abaqus استفاده شد. نتایج نشان داد که پارامترهای جرم و سرعت ضربه زننده در یک مقدار انرژی جنبشی ثابت، جرم ورق (هدف)، زاویه چیدمان الیاف ورق کامپوزیتی و فرکانس ورق یکسرگیردار کامپوزیتی و یکسرگیردار کامپوزیتی با لایه فلزی عوامل مهم و تأثیرگذار در پدیده ضربه و طراحی سازه ها می باشند.

پانلهای ساندویچی کاربردهای روز افزونی در صنایع پیشرفته به خصوص صنایع هوایی دارند. در این سازه ها با قرار گرفتن یک هسته سبک و نرم در میان دو رویه نازک و سفت، یک سازه سبکی حاصل می شود که سفتی خمشی در واحد وزن بالایی دارد. پانلهای ساندویچی در طی عمر کاری خود، معمولا در معرض ضربه های عرضی ناشی از اشیای خارجی قرار می گیرند که بسیاری از آنها در محدوده ضربه سرعت پایین قرار دارند. یک تحلیل ضربه سرعت پایین دقیق مستلزم استفاده از قانون برخورد مناسب می باشد. در پژوهش حاضر، ابتدا قانون برخورد hoo fatt و park ارتقا داده می شود. قانون برخورد hoo fatt و park برای ورقهای ساندویچی تخت و با صفر فرض نمودن ماتریس کوپلینگ بین خمش و کشش و همچنین مولفه های کوپلینگ بین برش و کشش و کوپلینگ بین خمش و پیچش در رویه های کامپوزیتی چندلایه ای حاصل شده است. در پژوهش حاضر تلاش می شود تا با ارتقا دادن قانون برخورد مذکور، یک قانون برخورد برای پانلهای ساندویچی کامپوزیتی دو انحنایه با در نظر گرفتن ترمهای کوپلینگ اشاره شده بدست آید. در ادامه، به تحلیل مسئله ضربه سرعت پایین پانلهای ساندویچی دوانحنایه مورد نظر با شرایط مرزی بستر صلب و تکیه گاه ساده، پرداخته می شود و پاسخ ضربه به صورت تاریخچه های خیز و نیرو بدست می آید. در نهایت پیش بینی شروع آسیب ناشی از فرورفتگی استاتیکی و ضربه سرعت پایین در پانل ساندویچی مورد مطالعه انجام می گیرد که برای آسیب رویه ها از معیارهای کرنش کششی بحرانی و تسای - وو و برای آسیب هسته از معیار تنش برشی عرضی بحرانی استفاده می شود. از آنجا که در ادبیات موضوع، هیچ پژوهشی راجع به تحلیل فرورفتگی، ضربه و پیش بینی شروع آسیب در پانلهای ساندویچی کامپوزیتی دو انحنایه، موجود نمی باشد، بنابراین برای صحه گذاری نتایج، از نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با نرم افزار abaqus و همچنین نتایج تحقیقات دیگران برای حالتهای خاص پانل ساندویچی دو انحنایه مثل حالت ورق ساندویچی استفاده می گردد.

پایان نامه پیش رو به تحلیل پاسخ ورق ساندویچی با لایه روغن هوشمندmr تحت بار ضربه ای با سرعت پایین می پردازد. ضرورت انجام این تحقیق با توجه به اثرات شدید بارهای ضربه ای روی سازه ها، تحلیل این سازه ها در مقابل بار ضربه ای و طراحی ورق های مقاوم به بار ضربه ای، بسیار حائز اهمیت می باشد و همچنین با توجه به کاربرد روزافزون پانل های ساندویچی در صنایع مختلف از جمله صنایع هوافضا نتایج تحقیق حاضر از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هدف از انجام این تحقیق ارائه حل ضربه با سرعت پایین روی ورق ساندویچی با هسته میانی روغن هوشمند mr، بدست آوردن نیروی برخورد و نیز محاسبه توزیع تنش ها وکرنش ها در رویه های ورق، بررسی اثرات پارامترهای هندسی ورق و پارامترهای موثر جسم ضربه زننده و اثر شدت میدان مغناطیسی روی پاسخ دینامیکی ورق می باشد. بدین منظور آخرین مقالات موجود در زمینه تحلیل دینامیکی ورق های تخت با لایهmr مرور و بررسی گردید و معادلات حرکت ورق مستطیلی ساندویچی به کمک اصل هامیلتون استخراج شده است. نتایج حل معادلات بدست آمده با استفاده از روش نویر و مسئله مقدار ویژه به صورت حل تحلیلی بدست آمده است. به کمک مدل جرم و فنر تابع نیروی برخورد بدست آمد و در معادلات دیفرانسیل کوپل شد و تنش ها وکرنش های دینامیکی استخراج شد و در matlab کدنویسی شد. راستی آزمایی کیفی و کمّی تحقیق توسط مقایسه نتایج تحلیلی با مطالعات قبلی به دست آمد. از نتایج حاصل از این پایان نامه می توان جهت طراحی ورق های هوشمند با لایه روغن هوشمند استفاده کرد. همچنین از شبیه سازی و کدنویسی انجام شده نتیجه می شود که عوامل شدت میدان مغناطیسی و ضخامت لایه روغن تأثیر مستقیمی در پاسخ ضربه و نیروی برخورد دارند.

در این پژوهش به تحلیل ارتعاشات آزاد با وجود میرایی ورق ساندویچی با رویه های هدفمند تابعی و هسته هوشمند از جنس روغن با قابلیت تحریک میدان مغناطیسی (mr) پرداخته شده است. ورق ساندویچی مستطیلی دارای تکیه گاه اطراف لولا و ترکیبی از یک لایه روغن با قابلیت تحریک مغناطیسی در هسته و دو لایه مقیدکننده می باشد. روغن مغناطیسی در شدت میدان مغناطیسی مختلف، خواص متفاوتی از خود نشان می دهد. از تئوری برشی مرتبه اول برای رویه ها استفاده شده است. معادلات حرکت ورق مستطیلی ساندویچی به کمک اصل هامیلتون استخراج شده و نتایج حل معادلات با استفاده از روش حل تحلیلی سیستماتیک بدست آمده است. حل ارائه شده تحلیلی و حل بسته است. به کمک روش حل پیشنهادی فرکانسهای طبیعی ، فاکتورهای استهلاک سازه ای و شکل مودهای ورق بدست آمده است. اثرات شدت میدان مغناطیسی، نسبت ضخامت لایه مقید کننده، ضخامت هسته، اثرات ضریب لاغری و عدد توان ماده هدفمند بر فرکانس طبیعی و ضریب استهلاک سازه ای بررسی شده است. همچنین با بکارگیری روغن هوشمند (mr) در لایه¬ها نیز ارتعاشات پنل ساندویچی مورد بررسی قرار گرفته شده است. برای مدل سازی هسته از تئوری دوم فروستیگ و برای رویه¬ها از تئوری برشی مرتبه اول استفاده شده است.