المجلة الدولية للعلوم و التقنية

International Science and Technology Journal

ISSN: 2519-9838 (Online)

ISSN: 2519-9846 (Print)

مجلة علمية محكّمة تهتم بنشر البحوث و الدراسات في مجال العلوم التطبيقية، تصدر دورياً تحت إشراف نخبة من الأساتذة

Modeling the Behavior of Thin Plates under Various Boundary Conditions Using X-FEM

الملخص
تعرف البلاطات الإنشائية على إنها عناصر ذات أسطح مستوية وبسمك صغير مقارنة بأبعادها الأخرى. تطبيقات البلاطات واسعة الإنتشار فى الهندسة الإنشائية وكأمثلة على ذلك الصهاريج، هياكل الطائرات والغواصات، أسقف المنشآت، الحوائط، والأساسات الحصيرية. البلاطات يمكن أن تكون موحدة الخواص أو غير موحدة الخواص وأحيانا مؤلفة من صفائح مركبة. إنتشر خلال السنوات الأخيرة تحليل الصفائح المركبة المعرضة لأحمال ساكنة أو ديناميكية، و تطورت تطبيقات الصفائح المركبة لتشمل البلاطات. هندسيا البلاطات حدودها إما مستقيمة أو منحنية والأحمال الساكنة أو الديناميكية التي تحملها البلاطات غالبا ما تكون عمودية على سطح البلاطة. تصنف البلاطات غالبا من حيث السمك بالبلاطات الرقيقة والبلاطات السميكة. البلاطات الرقيقة مبدئيا عبارة عن عناصر إنشائية مسطحة محاطة بسطحين متوازيين تسمى أوجه والسطح الإسطوانى يسمى حافة أو حد. الاسطح الإسطوانية عمودية على السطح المستوى، المسافة بين السطحين المستويين تسمى سمك البلاطة، يعتبر سمك البلاطة صغير مقارنة بأبعاد البلاطة مثل الطول والعرض والقطر.....إلخ. الدراسة الحالية تبحث في سلوك البلاطات رقيقة السمك لكل من الموحدة الخواص وغير موحدة الخواص تحت تأثير الأحمال الموزعة بإنتظام مع إختلاف فى حدود البلاطة. طريقة العناصر المحدودة الممتدة ثلاثية الأبعاد- “Three-dimensional extended finite element method” (X-FEM) بإستخدام برنامج ABAQUS-CAE تم توضيفها لحساب الترخيم والعزوم للبلاطات ذات الحواف المثبتة تثبيت كامل والحواف المثبتة تثبيت مفصلي آخذين فى الإعتبار التغير فى نسبة بواسن Poisson’s ratio وسمك البلاطة. النتائج المتحصل عليها عدديا وضعت فى جداول وقورنت بالحلول الصحيحة.
Abstract
In general, a plate structures may be defined as plane structural elements with a small thickness compared to the planar dimensions. Application of plates is very widespread in engineering such as containers, aircraft fuselages, submarine hulls, deck structures, walls, and raft foundations. Plates can be formed by isotropic, orthotropic materials, or laminated composites materials. The development of laminated composite materials extends the application field of plates; the analysis of laminated composite plates subjected to static or dynamic loads have received widespread attention in recent years. Geometrically, plates are bounded either by straight or curved boundaries. The static or dynamic loads carried by plates are predominantly perpendicular to the plate faces. Plates might be classified as a thick or thin plate. Thin plates are initially flat structural members bounded by two parallel planes, called faces, and a cylindrical surface, called an edge or boundary. The generators of the cylindrical surface are perpendicular to the plane faces. The distance between the plane faces is called the thickness (h) of the plate. The plate thickness is very small compared with other characteristic dimensions of the faces (length, width, diameter, etc.). In the present study; the performance of isotropic/ orthotropic rectangular thin plates under uniform distributed loads and various boundary conditions is investigated. Three-dimensional extended finite element method (X-FEM) is developed and implemented in the ABAQUS-CAE package to predict deflection, bending and twisting moments, and stresses, for plates with immovable edges and simply supported, partially or fully clamped edge conditions have been considered. The variations of Poisson’s ratio as well as the thickness to the length ratio are carried out. The results that have been obtained numerically, evaluated and compared to the analytical solutions.