Geliştirilen tabakalı sonlu elemanla silindirik eğilmeli kompozit plakların lineer statik analizi

Abstract

Bu çalışmada kompozit plakların silindirik eğilme durumuna ait lineer statik analizlerinde kullanılmak üzere düzlem dışı kayma gerilme dağılımını daha gerçekçi olarak elde edebilen bir sonlu eleman modeli geliştirilmiştir. Tabaka kalınlığı doğrultusunda sürekli ve türevlenebilir tek bir düzlem içi yer değiştirme alanı belirlenmesi esasına dayanan sonlu eleman modelleri tabakalar arası düzlem dışı kayma gerilmelerinin eşitliğini sağlayamayarak, düzlem dışı kayma gerilme dağılımını gerçekçi olarak verememektedir. Bu zafiyeti gidermek amacıyla geliştirilen sonlu elemanda; her bir tabakanın bağımsız olarak ele alınmasıyla, düzlem içi yer değiştirme alanlarında görülen zig-zag etkisi dikkate alınmıştır. Her iki doğrultuda kübik (dört noktalı), toplamda on iki düğüm noktalı; tabaka kalınlığı doğrultusunda her bir tabakada üst, orta ve alt düğüm noktaları olmak üzere üç düğüm noktasına sahip sonlu eleman ile tabakalı kompozit plakların silindirik eğilme hali incelenmiştir. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar literatürde yer alan üç boyutlu elastisite çözümleri ile karşılaştırılarak gösterilmiştir.

This article is about the linear static analysis of laminated composite plates for cylindrical bending case by a new layerwise finite element. Finite elements, based on the assumption that the in-plane displacement fields are continuous functions of the thickness coordinate, results in all transverse stresses are discontinuous at layer interfaces contrary to the actual transverse stress state . To consider zig-zag effect of the in-plane displacement fields and overcome the discontinuity of transverse stress state at layer interfaces, a new layerwise finite element which has four nodes (cubic) per side in plan and three nodes (quadratic) in the thickness direction is developed. The linear static analysis results, relating to the cylindrical deflection of laminated composite plates, obtained by the new layerwise finite element, compared with the three dimensional elasticity solutions in the literature.