and KðiÞ are obtained by interchanging subscripts c and m in Eqs.
(8)–(13).
It is to be noted that the effective mass density of FGM sandwich
shell is obtained by using the ROM. For Type A FGM sandwich
shell, the mass density variation is given by:
PðiÞ
eff ¼ Pc þ ðPm PcÞkðiÞ ð14Þ
In which PðiÞ
eff is the effective mass density of the ith layer, Pc and
Pm are mass densities of pure ceramic and metallic constituents,
respectively. For Type B FGM sandwich shell, the effective mass
density is obtained by interchanging subscripts c and m in Eq. (14).
4. Nonlinear temperature profile
Functionally graded materials when used at high temperature
applications, elastic properties such as Young’s modulus E,
Poisson’s ratio m and coefficient of thermal expansion a of constituent
materials change at high temperatures and the same are
nonlinear functions of temperature. The effective temperature
dependent elastic properties of the constituent material are
obtained as [43]:
Peff ¼ P0ðP1=T þ 1 þ P1T þ P2T2 þ P3T3Þ ð15Þ
in which Piði ¼ 1; 0; 1; 2; 3Þ are coefficients of temperature T and
are unique for each constituent material. Peff is the temperature
dependent property of either pure ceramic or pure metal phase.
In the present work temperature field of the FGM considered
satisfies one dimensional heat conduction equation given by (also
refer [51]):
d
dz
KðzÞ
dT
dz
¼ 0 ð16Þ
where
KðzÞ ¼
Kð1Þ z 2 fd0; d1g
Kð2Þ z 2 fd1; d2g
Kð3Þ z 2 fd2; d3g
8><
>:
ð17aÞ
and
TðzÞ ¼
Tð1Þ z 2 fd0; d1g
Tð2Þ z 2 fd1; d2g
Tð3Þ z 2 fd2; d3g
8><
>:
ð17bÞ
where KðiÞ and TðiÞ are coefficient of thermal conductivity and temperature,
respectively for any ith layer ði ¼ 1; 2; 3Þ. It is important to
note here that, the thermal conductivity KðiÞ depends on both the
temperature and the z coordinate of the FGM sandwich shell.
Equation (16) needs to satisfy the thermal boundary conditions
T ¼ Tu at d3 and T ¼ T1 at d0 (Fig. 2), where Tu and Tl represent
the temperature at top and bottom surfaces of sandwich shell,
respectively. It should be noted here that for Type A sandwich configuration,
in addition to the above stated thermal boundary conditions,
Eq. (16) needs to satisfy continuity conditions at layer
interfaces d1 and d2 which are given below:
Tð1Þðd1Þ ¼ Tð2Þðd1Þ
Tð2Þðd2Þ ¼ Tð3Þðd2Þ
ð18aÞ
Kð1ÞdTð1Þ
dz
z¼d1
¼ Kð2ÞdTð2Þ
dz
z¼d1
ð18bÞ
Kð2ÞdTð2Þ
dz
z¼d2
¼ Kð3ÞdTð3Þ
dz
z¼d2
The temperature profile solution for Eq. (16) is found from the
works of Shen and Li [45] and Javaheri and Eslami [46] for Type A
and Type B FGM sandwich shells, respectively. For Type B sandwich
shell, the temperature is assumed to be constant along the thickness
of homogenous top and bottom facesheets.
5. Layerwise theory for FGM sandwich shell
In the present work, a layerwise plate theory based on FSDT in
each layer [42] is extended to doubly curved shells. The displacement
continuity at the layer interface is imposed on the displacement
fields. Fig. 2 shows the one-dimensional representation of
layerwise kinematics of a three layered FGM sandwich shell. The
displacement fields for the second (middle) and third (top) layers
of the sandwich are given by:
uð2Þðx; y; zÞ ¼ u0ðx; yÞ þ zð2Þhð2Þ
x
vð2Þðx; y; zÞ ¼ v0ðx; yÞ þ zð2Þhð2Þ
y
wð2Þðx; y; zÞ ¼ w0ðx; yÞ
ð19Þ
uð3Þðx; y; zÞ ¼ u0ðx; yÞ þ zð3Þhð3Þ
x þ
h2
2 hð2Þ
x þ
h3
2 hð3Þ
x
vð3Þðx; y; zÞ ¼ v0ðx; yÞ þ zð3Þhð3Þ
y þ
h2
2 hð2Þ
y þ
h3
2 hð3Þ
y
wð3Þðx; y; zÞ ¼ w0ðx; yÞ
ð20Þ
Here, u0; v0 and w0 are the displacements of mid-plane along x; y
and z directions, respectively and hðiÞ
x and hðiÞ
y are the rotations of
normal to mid-plane about the y and x axes, respectively for an
ith layer. uðiÞ and vðiÞ are the in-plane displacements along x and y
directions, respectively and wðiÞ is the transverse displacement in
the z direction for an ith layer. The displacements uð1Þ; vð1Þ and
wð1Þ for the bottom layer are obtained by replacing h2 by h2; h3
by h1; hð3Þ
x by hð1Þ
x ; hð3Þ
y by hð1Þ
y and zð3Þ by zð1Þ in Eq. (20).
In the present formulation, the strain–displacement relation
consists of two parts, linear and nonlinear relations, which are
respectively used for derivation of elastic and geometric stiffness
matrices for FGM sandwich shells. For an ith layer, linear strain–
displacement relation is given by [47]:
Fig. 2. One-dimensional representation of layerwise kinematics.
S. Pandey, S. Pradyumna / Composite Structures 133 (2015) 438–450 441
และ K ðผมÞจะได้รับโดย interchanging subscripts c และ m EQS .
( 8 ) - ( 13 ) .
เป็นที่น่าสังเกตว่ามีประสิทธิภาพมวลความหนาแน่นของเปลือกแซนวิช
ทําร้ายได้ใช้รอม สำหรับประเภทแซนวิช
ทําร้ายเปลือก , ความหนาแน่นของมวลการเปลี่ยนแปลงให้โดย :
P ðผมÞ
เอฟ¼ PC þð PM PC Þ K ðผมÞð 14 Þ
ที่ P ðผมÞ
เอฟเป็นที่มีประสิทธิภาพมวลความหนาแน่นของอ. ชั้น , PC และ
PM มีมวลความหนาแน่นของเซรามิกและโลหะบริสุทธิ์องค์ประกอบ
ตามลำดับ สำหรับประเภท B ทําร้ายแซนด์วิชเปลือกความหนาแน่นมวล
มีประสิทธิภาพได้ interchanging subscripts c และ m ในอีคิว ( 14 ) .
4
อุณหภูมิเชิงเส้นโดยเมื่อใช้เกรดวัสดุที่อุณหภูมิการใช้งาน
สูงยืดหยุ่นคุณสมบัติเช่น e
ัสยังอัตราส่วนของปัวซอง M และสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของวัสดุส่วนประกอบ
เปลี่ยนที่อุณหภูมิสูงและเดียวกัน
ไม่เชิงเส้นฟังก์ชันของอุณหภูมิ ที่มีประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุยืดหยุ่นอุณหภูมิ
ใช้รัฐธรรมนูญเป็น [ 43 ] :
peff ¼ð P0 P 1 = t þ 1 þ p1t þ p2t2 þ p3t3 Þð 15 Þ
ที่ปี่ðผม¼ 1 ; 0 ; 1 ; 2 ; 3 Þเป็นสัมประสิทธิ์ของอุณหภูมิ T และ
มีลักษณะเฉพาะสำหรับแต่ละองค์ประกอบของวัสดุ peff คืออุณหภูมิ
ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของเซรามิกหรือโลหะบริสุทธิ์ ( บริสุทธิ์ .
ในปัจจุบันทำงานอุณหภูมิเขตของทําร้ายถือว่า
ตรงสมการการนำความร้อนมิติเดียวให้ (
) [ 51 ] ) :
D
DZ
K ð Z Þ
DZ แฟรช ¼ 0 ð 16 Þ
K ที่ð Z Þ¼
K ð 1 Þ Z 2 fd0 ; d1g
K ð 2 Þ Z 2 เพื่อการวิเคราะห์ d2g
; K ð 3 Þ Z 2 fd2 ; d3g
8 > <
>
T ð 17A Þและð Z Þ¼
T ð 1 Þ Z 2 fd0 ; d1g
t ð 2 Þ Z 2 เพื่อการวิเคราะห์ ; d2g
t ð 3 Þ Z 2 fd2 ; d3g
8 > <
>
ที่ 17 ðÞ K ðผมÞและ T ðผมÞเป็นสัมประสิทธิ์การนำความร้อนและอุณหภูมิ
ตามลำดับสำหรับอ. ชั้นðผม¼ 1 ; 2 ; 3 Þ . เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบที่นี่ที่
, ค่าการนำความร้อน k ðผมÞขึ้นอยู่กับทั้ง
อุณหภูมิและพิกัด Z ของแซนวิช
ทําร้าย เปลือกหอย สมการ ( 16 ) ต้องเป็นไปตามขอบเขตเงื่อนไข
ความร้อนT ¼ตุณและ¼ T1 D3 T + ( รูปที่ 2 ) ซึ่งตุ๊และ TL เป็นตัวแทน
อุณหภูมิที่พื้นผิวด้านบนและล่างของเปลือก แซนวิช
ตามลำดับ มันควรจะสังเกตว่าประเภทแซนด์วิชค่า
นอกจากที่ระบุไว้ข้างต้นความร้อนขอบเขตเงื่อนไข
อีคิว ( 16 ) ต้องเป็นไปตามเงื่อนไขต่อเนื่องที่ชั้น D1 และ D2
) ซึ่งมีให้ด้านล่าง :
t ð 1 Þð D1 Þ¼ T ðÞð D1 Þ
2T ð 2 Þð D2 Þ¼ T ð 3 Þð D2 Þ
ð 18a Þ
K ð 1 Þ DT ð 1 Þ DZ
Z ¼ D1
¼ K ð 2 Þ DT ð 2 Þ DZ
Z ¼ D1
ð 18b Þ
K ð 2 Þ DT ð 2 Þ DZ
Z ¼ D2
¼ K ð 3 Þ DT ð 3 Þ
DZ
Z ¼ D2
โปรไฟล์อุณหภูมิสารละลายสำหรับอีคิว ( 16 ) พบได้จากผลงานของหลี่
[ 45 ] และ javaheri eslami [ 46 ] และพิมพ์
และประเภท ข ทําร้ายแซนด์วิชหอย ตามลำดับ สำหรับเปลือกชนิด B .
, อุณหภูมิที่ถือว่าเป็นคงที่ตลอดความหนา
ของ homogenous ด้านบนและด้านล่าง facesheets .
5 ทฤษฎี layerwise สําหรับทําร้ายแซนด์วิชเปลือก
ในงานปัจจุบัน , จาน layerwise ทฤษฎีตาม fsdt ใน
แต่ละชั้น [ 42 ] ขยายทวีคูณโค้งเปลือกหอย การกระจัด
ความต่อเนื่องที่ชั้นอินเตอร์เฟซที่กำหนดในการเคลื่อนที่
สาขา รูปที่ 2 แสดงให้เห็นถึงมิติของ
แทนlayerwise ลักษณะ 3 ชั้นเปลือกแซนด์วิชทําร้าย . The
displacement fields for the second (middle) and third (top) layers
of the sandwich are given by:
uð2Þðx; y; zÞ ¼ u0ðx; yÞ þ zð2Þhð2Þ
x
vð2Þðx; y; zÞ ¼ v0ðx; yÞ þ zð2Þhð2Þ
y
wð2Þðx; y; zÞ ¼ w0ðx; yÞ
ð19Þ
uð3Þðx; y; zÞ ¼ u0ðx; yÞ þ zð3Þhð3Þ
x þ
h2
2 hð2Þ
x þ
h3
2 hð3Þ
x
vð3Þðx; y; zÞ ¼ v0ðx; yÞ þ zð3Þhð3Þ
y þ
h2
2 hð2Þ
y þ
h3
2 hð3Þ
y
ð 3 Þð w X ; Y ; Z Þ¼ W0 ð X ; Y Þ
ð 20 Þ
ที่นี่ , U0 ; W0 เป็น displacements และการผลิกลางเครื่องบินตาม X ; y
และ Z เส้นทางตามลำดับและ H ðผมÞ
x และ H ðผมÞ
Y มีการหมุนของ
ปกติกลางเครื่องบินเกี่ยวกับ Y และแกน X ตามลำดับสำหรับ
ith ชั้น คุณðผมÞและ V ðผมÞอยู่ในขณะตามทิศทาง x และ y
( W ðผมÞคือการกระจัดใน
ตามขวางZ ทิศทางสำหรับ ith ชั้น ð 1 Þ displacements u ; V ð 1 Þและ
w ð 1 Þสำหรับชั้นล่างได้โดยแทนที่โดย H2 H2 ; H3
โดย H1 ; H ð 3 Þ
x H ð 1 Þ
x ; H ð 3 Þ
Y
Y Þโดย H ð 1 และ Z ð 3 Þโดย Z ð 1 Þในอีคิว ( 20 ) .
ในตำรับปัจจุบันเมื่อย–การเคลื่อนที่สัมพันธ์
ประกอบด้วยสองส่วน , ระบบสมการเชิงเส้นและไม่เชิงเส้นความสัมพันธ์ ซึ่ง
คือใช้สำหรับการยืดหยุ่นและความแข็งแรงเชิงเรขาคณิตสําหรับทําร้าย
แซนวิชเปลือกหอย สำหรับ ith ชั้นเชิงและการเคลื่อนที่สัมพันธ์
เมื่อยให้ [ 47 ] :
รูปที่ 2 รูปแบบหนึ่งมิติของ layerwise จลนศาสตร์ .
s เดย์ , S . pradyumna / คอมโพสิตโครงสร้าง 133 ( 2015 ) 438 – 450 441
การแปล กรุณารอสักครู่..
