Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.17
no.7
s.94
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pp.1761-1771
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1993
In this paper, the design of thick laminated composite plate subjected to thermal buckling load under uniform temperature distribution is presented. In the design procedures of composite laminated plates for maximum thermal buckling load. the finite element method based on shear deformed theory is used for the analysis or laminated plates. One-demensional search method is used to find optimal fiber orientation and, in the next step, optimal thickness is investigated. Design variables such as fiber orientation and ply thicknesses coefficient of plates are adopted. The optimal design for the symmetric or antisymmetric laminated plates consisted of 4 layers with maximum thermal buckling load is performed.
In this paper, static and vibration analysis for anti-symmetric cross-ply and angle- ply carbon/glass hybrid laminates rectangular composite plate are presented. In this analysis, the equations of motion for simply supported thick laminated hybrid rectangular plates are derived and obtained through the use of Hamilton's principle. The closed-form solutions of anti-symmetric cross-ply and angle- ply laminates are obtained using Navier solution. The effects of side-to-thickness ratio, aspect ratio, and lamination schemes on the fundamental frequencies loads are investigated. The study concludes that shear deformation laminate theories accurately predict the behavior of composite laminates, whereas the classical laminate theory over predicts natural frequencies. The excellent accuracy of the present analytical solution is confirmed by making some comparisons of the present results with those available in the literature. It can be concluded that the proposed theory is accurate and simple in solving the free vibration behaviors of anti-symmetric cross-ply and angle- ply hybrid laminated composite plates.
Belbachir, Nasrine;Draich, Kada;Bousahla, Abdelmoumen Anis;Bourada, Mohamed;Tounsi, Abdelouahed;Mohammadimehr, M.
Steel and Composite Structures
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v.33
no.1
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pp.81-92
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2019
The present paper addresses a refined plate theoryin order to describe the response of anti-symmetric cross-ply laminated plates subjected to a uniformlydistributed nonlinear thermo-mechanical loading. In the present theory, the undetermined integral terms are used and the variables number is reduced to four instead of five or more in other higher-order theories. The boundary conditions on the top and the bottom surfaces of the plate are satisfied; hence the use of the transverse shear correction factors isavoided. The principle of virtual work is used to obtain governing equations and boundary conditions. Navier solution for simply supported plates is used to derive analytical solutions. For the validation of the present theory, numerical results for displacements and stressesare compared with those of classical, first-order, higher-order and trigonometricshear theories reported in the literature.
The scaling laws for vibration response of anti-symmetrically laminated plates are derived by applying the similitude transformation to the governing differential equations directly. With this approach, a closed-form solution of the governing equations is not required. This is a significant advantage over the method employed by other researchers where similitude transformation is applied to the closed-form solution. The scaling laws are tested by comparing the similitude fundamental frequencies to the theoretical fundamental frequencies determined from the available closed-form solutions. In case of complete similitude, similitude solutions from the scaling laws exactly agree with the theoretical solutions. Sometimes, it may not be feasible to select the model which obeys the similarity requirement completely, therefore partial similitude is theoretically investigated and approximate scaling laws are recommended. The distorted models in stacking sequences and laminated material properties demonstrate reasonable accuracy. On the contrary, a model with distortion in fiber angle is not recommended. The derived scaling laws are very useful to determine the vibration response of complex prototypes by performing the experiment on a model with required similarities.
This article deals with the flexural analysis of anti-symmetric cross-ply laminated plates under nonlinear thermal loading using a refined plate theory with four variables. In this theory, the undetermined integral terms are used and the number of variables is reduced to four, instead of five or more in other higher-order theories. The boundary conditions on the top and the bottom surfaces of the plate are satisfied; hence the use of the transverse shear correction factors is avoided. The principle of virtual work is used to obtain governing equations and boundary conditions. Navier solution for simply supported plates is used to derive analytical solutions. For the validation of the present theory, numerical results for displacements and stresses are compared with those of classical, first-order, higher-order and trigonometric shear theories reported in the literature.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.12
no.2
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pp.200-209
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2011
An analytical solution for rectangular laminated composite plates was obtained via a formal asymptotic method. From threedimensional static equilibrium equations, the microscopic one-dimensional and macroscopic two-dimensional equations were systematically derived by scaling of the thickness coordinate with respect to the characteristic length of the plate. The onedimensional through-the-thickness analysis was performed by applying a standard finite element method. The derived twodimensional plate equations, which take the form of recursive equations, were solved under sinusoidal loading with simplysupported boundary conditions. To demonstrate the validity and accuracy of the present method, various types of composite plates were studied, such as cross-ply, anti-symmetric angle-ply and sandwich plates. The results obtained were compared to those of the classical laminated plate theory, the first-order shear deformation theory and the three-dimensional elasticity. In the present analysis, the characteristic length of each composite was dependent upon the layup configurations, which affected the convergence rate of the method. The results shown herein are promising that it can serve as an efficient tool for the analysis and design of laminated composite plates.
Benhenni, Mohammed Amine;Daouadji, Tahar Hassaine;Abbes, Boussad;Abbes, Fazilay;Li, Yuming;Adim, Belkacem
Structural Engineering and Mechanics
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v.70
no.5
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pp.535-549
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2019
This study aimed to develop a high-order shear deformation theory to predict the free vibration of hybrid cross-ply laminated plates under different boundary conditions. The equations of motion for laminated hybrid rectangular plates are derived and obtained by using Hamilton's principle. The closed-form solutions of anti-symmetric cross-ply and angle-ply laminates are obtained by using Navier's solution. To assess the validity of our method, we used the finite element method. Firstly, the analytical and the numerical implementations were validated for an antisymmetric cross-ply square laminated with available results in the literature. Then, the effects of side-to-thickness ratio, aspect ratio, lamination schemes, and material properties on the fundamental frequencies for different combinations of boundary conditions of hybrid composite plates are investigated. The comparison of the analytical solutions with the corresponding finite element simulations shows the good accuracy of the proposed analytical closed form solution in predicting the fundamental frequencies of hybrid cross-ply laminated plates under different boundary conditions.
In this research paper, the free vibrational response of laminated composite plates is investigated using a non-polynomial refined shear deformation theory (NP-RSDT). The most interesting feature of this theory is the parabolic distribution of transverse shear deformations while ensuring the conditions of nullity of shear stresses at the free surfaces of the plate without requiring the Shear correction factor "Ks". A fourth-nodded isoparametric element with four degrees of freedom per node is employed for laminated composite plates. The numerical analysis of simply supported square anti-symmetric cross-ply and angle-ply laminated plate is carried out using a special discretization based on four-node finite element method which four degrees of freedom per node. Several numerical results are presented to show the effect of the coupling parameters of the plate such as the modulus ratios, the thickness ratio and the plate layers number on adimensional eigen frequencies. All numerical results presented using the current finite element method (FEM) is presented in 3D curve form.
In this work, a simple four-variable trigonometric shear deformation model with undetermined integral terms to consider the influences of transverse shear deformation is applied for the dynamic analysis of anti-symmetric laminated composite and soft core sandwich plates. Unlike the existing higher order theories, the current one contains only four unknowns. The equations of motion are obtained using the principle of virtual work. The analytical solution is determined by solving the eigenvalue problem. The influences of geometric ratio, modular ratio and fibre angle are critically evaluated for different problems of laminated composite and sandwich plates. The eigenfrequencies obtained using the current theory are verified by comparing the results with those of other theories and with the exact elasticity solution, if any.
H. Mataich;A. El Amrani;J. El Mekkaoui;B. El Amrani
Structural Engineering and Mechanics
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v.90
no.4
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pp.391-401
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2024
The present study focuses on the effect of extension-bending coupling on the elastic stability (buckling) of laminated composite plates. These plates will be loaded under uni-axial or bi-axial in-plane mechanical loads, especially in the orthotropic or anti-symmetric cross-angle cases. The main objective is to find a limit where we can approximate the elastic stability behavior of angularly crossed anti-symmetric plates by the simple behavior of specially orthotropic plates. The contribution of my present study is to predict the explicit effect of extension-flexion coupling on the elastic stability of this type of panel. Critically, a parametric study is carried out, involving the search for the critical buckling load as a function of deformation mode, aspect ratio, plate anisotropy ratio and finally the study of the effect of lamination angle and number of layers on the contribution of extension-flexure coupling in terms of plate buckling stability. We use first-order shear deformation theory (FSDT) with a correction factor of 5/6. Simply supported conditions along the four boundaries are adopted where we can develop closed-form analytical solutions obtained by a Navier development.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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