On the Thermal Bending Behavior of Porous Cross-Ply Laminated Plates Using an Improved FSDT. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF The Final Thesis Draft MR.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 25 December 2025. Download (8MB)

Arabic Abstract

تُستخدم المركبات الليفية الطبقية المتقدمة بشكل متزايد لخصائصها المحسنة (على سبيل المثال، الصلابة والقوة النوعية العالية، ومعامل التمدد الحراري المنخفض، والمقاومة للتآكل ودرجة الحرارة)، والتي يمكن أن تلبي مواصفات التطبيقات المتقدمة للهندسة التي تستلزم خصائص مفصلة. أصبحت هذه التحسينات في الخصائص ممكنة بسبب التطور الحديث في علم المواد وتقنيات التصنيع، مثل تعظيم الخصائص الاتجاهية للألياف المكونة للطبقات. تتميز هذه المركبات الطبقية بقدرتها على تحمل الأحمال المحورية والانحناء، وبالتالي يتم استخدامها كصفائح هيكلية. أثناء مرحلة تصنيع هذه الصفائح الطبقية، تتكون مسامات عن طريق الخطأ. تؤثر هذه الفراغات تحت التحميل على السلوك الميكانيكي للصفيحة ومن الافضل اخذها بعين الاعتبار أثناء التحليل. تهدف هذه الأطروحة إلى التحقيق في السلوك الانثنائي للصفائح ذات الطبقات المتقاطعة المسامية تحت الحمل الحراري غير الخطي على طول سمك الصفيحة. بشكل مبتكر، سيتم النظر في ثلاثة نماذج لتوزيع المسامات. كما سيتم استخدام نظرية محسنة لنظرية الإزاحة بقوى القص ذات الرتبة الأولى جديدة وبسيطة وفعالة ذات أربع متغيرات بدلاً من خمسة في النظرية التقليدية، لإجراء تحليل الانحناء الحراري. تم استيفاء الشروط الحدودية العلوية والسفلية للصفيحة وتم إزالة الحاجة إلى عامل تصحيح القص. الصفيحة مدعمة بركائز مفصلية على جميع حوافها. تم الحصول على المعادلات التفاضلية الحاكمة والشروط الحدودية باستخدام مبدأ العمل الافتراضي. تم اشتقاق الحلول التحليلية من خلال إجراء "نافير". تم التحقق من صحة النظرية الحالية من خلال المقارنة بنتائج النظريات التالية: الكلاسيكية، ذات الرتبة الأولى التقليدية، ذات الرتب العليا، ونظرية المرونة الدقيقة. تم التحقيق في تأثيرات كلا من حجم المسامات ونماذج توزيع المسامات على الاستجابة الانحنائية للصفيحة الطبقية.

English Abstract

Advanced laminated fibrous composites (ALFCs) are increasingly being used for their enhanced properties (e.g., high specific stiffness and strength, low thermal expansion coefficient, and resistance to both corrosion and temperature.), that can meet the specifications of advanced applications of engineering that require tailored properties. These enhancements in properties were made possible due to the recent development in materials and manufacturing technologies, such as maximizing the directional properties of the laminate fibers. These laminated composites are excellent in withstanding axial and bending loads and therefore are being used as structural plates. During the manufacturing stage of these laminated plates, porosities are introduced either purposefully (e.g., for sound and thermal insulation), or by error. These voids under loading will affect the plate’s mechanical behavior and are better accounted for during the analysis. This thesis aims to investigate the flexural behavior of porous cross-ply laminated plates under nonlinear thermal load along the thickness of the plate. Innovatively, three porosity distribution models will be considered. Also, a novel, simple, and efficient improved first-order shear deformation theory (FSDT) with four variables as opposed to five in conventional FSDT, will be used to conduct the thermal flexural analysis. The plate’s top and bottom boundary conditions are satisfied and the need for a shear correction factor is eliminated. The plate is simply supported on all its edges. The governing differential equations (GDEs) and the boundary conditions were obtained using the virtual work principle. The analytical solutions are derived by Navier’s procedure. The present theory validity is attested by comparison with the following theories' results: classical, first-order, higher-order, and exact elasticity theories results. The effects of porosity volume fractions and porosity distribution models on the laminated plate flexural response are investigated.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Civil Engineering > Structural Engineering
Department:	College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor:	Al-Dulaijan, Salah U.
Committee Members:	Tounsi, Abdelouahed and Al-Osta, Mohammed A.
Depositing User:	MUAYAD RAJEH (g201626160)
Date Deposited:	26 Dec 2024 06:40
Last Modified:	26 Dec 2024 06:40
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143163