AUTOMATED RITZ METHOD FOR THE ANALYSIS OF THICK LAMINATED COMPOSITE PLATES. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF (Automated Ritz Method for the Analysis of Thick Laminated Composite Plates) organized (1).pdf Restricted to Repository staff only until 2 June 2025. Download (4MB)

Arabic Abstract

نظرًا لسمكها المرتفع نسبيًا إلى نسبة البعد داخل المستوى، فإن نظرية التصفيح الكلاسيكية ليست دقيقة بدرجة كافية في التنبؤ بسلوك الصفائح المركبة السميكة. بالنسبة لمثل هذه الصفائح، تصبح نظريات تشوه القص الأكثر دقة وعالية الترتيب ضرورية. تم وصف سلوك الانحناء والقص للصفائح السميكة من خلال خمس معادلات تفاضلية جزئية مقترنة. تم حل هذه المعادلات تحليليًا من قبل العديد من الباحثين من أجل صفائح مغلفة مكدسة خصيصًا ذات شروط حدودية وهندسية بسيطة. خاصة بالنسبة لحالة الصفائح السميكة والمكدسة بشكل عشوائي، فإن شكل المعادلات الحاكمة يصعب حلها بالطرق الكلاسيكية. وتزداد صعوبة الحل إذا كانت الشروط الحدودية تنطوي على حواف حرة. ولذلك، يهدف هذا البحث إلى تطوير طريقة متعددة الاستخدامات للتعامل مع مثل هذه المشكلة المعقدة. تعتمد الطريقة المقترحة على طريقة ريتز الآلية القادرة على تقديم حلول دقيقة للألواح المصفحة السميكة ذات تسلسلات تراص عشوائية وشروط حدودية مختلفة. تُستخدم الرموز الإرشادية لصياغة طريقة ريتز في شكل مصفوفة يمكن تنفيذها في برنامج رمزي مثل Mathematica. تم تطوير نموذج المصفوفة ليتم ترميزه وأتمتته بطريقة تمكن من إضافة أكبر عدد ممكن من مصطلحات متعددة الحدود لوظائف التقريب كما هو مطلوب لضمان دقة الحل وتقاربه. يتم إثبات صحة الطريقة المقترحة من خلال مقارنة النتائج التي تم الحصول عليها مع نتائج الأبحاث السابقة وكذلك مع نتائج طريقة العناصر المحدودة (FEM) التي تم إنشاؤها باستخدام البرنامج التجاري ABAQUS وCOMSOL. تم استخدام حلول الشكل الوظيفي لدراسة تأثير العوامل الهندسية والمادية المختلفة على القيم الحرجة للإنحراف والإجهادات في الصفائح السميكة المدروسة.

English Abstract

Due to their relatively high thickness to in-plane dimension ratio, the classical lamination theory is not sufficiently precise in predicting the behavior of thick laminated composite plates. For such plates, more refined and high-order shear deformation theories become essential. The flexural and shear behavior of thick laminated plates is described by five coupled partial differential equations. These equations have been analytically solved by many researchers for specially stacked laminated plates with simple boundary conditions and geometries. Particularly for the case of arbitrary stacked thick laminated plates, the form of governing equations is too difficult to be solved by classical methods. The difficulty of the solution is further increased if boundary conditions involve free edges. Therefore, this research is destined to develop a versatile method to handle such a complicated problem. The proposed method is based on an automated Ritz method capable of yielding accurate solutions for thick laminated plates with arbitrary stacking sequences and different boundary conditions. Indicial notations are utilized to cast Ritz method in a matrix form which can be implemented in a symbolic software like Mathematica. The matrix form is implemented in a Mathematica code and automated in a way to enable the addition of as many polynomial terms of the approximation functions as required for the accuracy and convergence of the solution. The validity of the proposed method is established through comparing the its solutions against findings from earlier research as well as against finite element method (FEM) results generated using the commercial software ABAQUS and COMSOL. The functional form solutions are utilized to study the influence of different geometric and material parameters on the critical values of deflection and stresses in the studied thick laminated plates.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Civil Engineering
Department:	College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor:	Al-Gahtani, Husain
Committee Members:	Mukhtar, Faisal and Al-Shugaa, Madyan
Depositing User:	ALI ODEH (g202208200)
Date Deposited:	02 Jun 2024 06:30
Last Modified:	02 Jun 2024 06:30
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142908