STACKING SEQUENCE OPTIMIZATION OF RECTANGULAR LAMINATED COMPOSITE PLATES. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF MS Thesis V12.pdf Restricted to Repository staff only until 28 August 2023. Download (3MB)

Arabic Abstract

أصبحت المركبات البوليمرية المقواة بالألياف تحظى بشعبية أكبر مع تطبيقات تقريبًا في كل نوع من أنواع الهياكل الهندسية المتقدمة مثل الطائرات والسيارات. وبالرغم من ذلك فإن التكلفة العالية والصعوبة في التحليل لهذه المواد يتطلبان عناية خاصة للعثور على التصميم الأمثل الذي يأخذ في الاعتبار جميع متغيرات التصميم. بأخذ هذا في عين الاعتبار فإن العمل الحالي عبارة عن دراسة لتحسين تسلسل التراص للصفائح المركبة الطبقية المستطيلة الشكل المتناظرة المعرضة للتحميل داخل المستوى. للقيام بذلك سيتم استخدام نظرية الصفائح الكلاسيكية لصياغة المعادلات. ويتمثل الهدف الرئيسي لهذا البحث هو زيادة قوة الصفائح الطبقية الرقيقة إلى الحد الأقصى. لتحقيق هذا الهدف سيتم الاعتماد على معيارين للفشل. في حين ستكون اتجاهات الألياف داخل كل طبقة بمثابة متغيرات التصميم. الهدف هو بناء صيغة رياضية لتصميم الصفائح الطبقية لتحقيق اقصى قوة تحت تأثير قوى شد داخل المستوى ثم بإضافة قوى القص. سيتم استخدام كود تصميم لإيجاد أفضل تراص للتحسين تحت تأثير كلا معياري الفشل وثلاث مواد مختلفة. سيتم تقديم النتائج في صيغة رسومية ومعادلات رياضية مناسبة لأغراض التصميم مع أمثالة حسابية لإظهار فعالية ودقة النتائج لمجموعة واسعة من زوايا الدوران والمواد ومستوى التحميل.

English Abstract

Fiber-reinforced polymeric composites are experiencing more popularity with applications in almost every type of advanced engineering structure such as aircraft and automobiles. However, their high cost and complexity in analysis require special care to find the optimum design that takes into consideration all the design variables. Motivated by this, the present work is a stacking sequence optimization of symmetrically rectangular laminated composite plates subjected to in-plane loading. The classical lamination theory will be used for formulation. The main objective function is to maximize the strength capacity of the laminated plate. For this objective the strength ratio based on Tsai-Hill and Tsai-Wu failure criteria will be used. The fiber orientations for a given plate thickness is considered as the design variables. The aim is to construct a closed-form formula for the optimum strength design first to in-plane tension loading and then by adding the shear. An open code using Mathematica software will be used to solve the optimization problem effectively for the two failure criteria (Tsai-Wu and Tsai-Hill) and three different materials (Glass/Epoxy, Carbon/Epoxy and Kevlar/Epoxy). The outcomes are presented in graphical and closed-form formula suitable for design purposes with a numerical example to show the effectiveness and accuracy of the closed-form formulas for a wide range of winding angles, materials and load level.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Civil Engineering Civil Engineering > Structural Engineering Research Research > Engineering
Department:	College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor:	Al-Gahtani, Husain Jubran
Committee Members:	Mukhtar, Faisal and Adekunle, Saheed
Depositing User:	IBRAHIM AL FAQIH (g201639160)
Date Deposited:	28 Aug 2022 12:02
Last Modified:	28 Aug 2022 12:02
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142215