Étude de la réponse statique et dynamique des plaques en composites renforcées par des nanotubes de carbone

Abstract

في هذه الدراسة، تم تحليل السلوك الثابت والديناميكي لصفائح الساندويتش المركبة المقواة بالأنابيب النانوية الكربونية على أساس النظرية الأولى لتشوه الصفائح (FSDT). تؤخذ في الاعتبار نوعان من صفائح الساندويتش، وهما السندويتش ذو اللب المتجانس والأسطح المقواة والسندويتش مع الأسطح المتجانسة والقلب المقوى. يتم تقوية الصفائح بواسطة الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار بنوعين من توزيعات مواد التقوية المحاذاة أحادية المحور والموحدة (UD-CNT) والمتدرجة وظيفيا (FG-CNT). بعد اشتقاق المعادلات التحليلية تم الحصول على الحلول الدقيقة لتحليلات الانحناء والاهتزاز للصفائح من هذا النوع. تم التحقق من صحة النماذج الرياضية المقدمة والحلول بالمقارنة مع بعض النتائج المتاحة في البحوث المقدمة. قمنا بدراسة ومناقشة تأثير مختلف العوامل على صفائح الساندويتش المقواة مثل نسب الطول، جزء الحجم، أنواع التقوية، وسمك الصفيحة على تحليلات الانحناء والاهتزاز لصفائح الساندويتش المركبة المقواة بأنابيب الكربون النانوية. الكلمات الرئيسية : الأنابيب النانوية؛ الانحناء؛ تشوه القص؛ التردد؛ سندويش

---------------------------------------------- Abstract (Anglais) Based on the first order shear deformation plate theory (FSDT) in the present studie, static and dynamic behavior of carbon nanotube-reinforced composite sandwich plates has been analysed. Two types of sandwich plates, namely, the sandwich with face sheet reinforced and homogeneous core and the sandwich with homogeneous face sheet and reinforced core are considered. The face sheet or core plates are reinforced by single-walled carbon nanotubes with two types of distributions of uniaxially aligned reinforcement material which uniformly (UD-CNT) and functionally graded (FG-CNT). The analytical equations are derived and the exact solutions for bending and vibration analyses of such type’s plates are obtained. The mathematical models provided and the present solutions are numerically validated by comparison with some available results in the literature. Influence of Various parameters of reinforced sandwich plates such as aspect ratios, volume fraction, types of reinforcement and plate thickness on the bending and vibration analyses of carbon nanotube-reinforced composite sandwich plates are studied and discussed. Keywords: nanotubes; Bending; shear deformation; frequency; sandwich.

----------------------------------------------

Résumé (FRANÇAIS) Dans la présente étude, le comportement statique et dynamique des plaques sandwichs composites renforcées par des nanotubes de carbone a été analysé sur la base de la théorie des plaques de déformation par cisaillement de premier ordre (FSDT). Deux types des plaques en sandwich, à savoir le sandwich à âme homogène et peaux renforcés et le sandwich à peaux homogènes et âme renforcée sont pris en compte. Les deux types de la plaque sont renforcés par des nanotubes de carbone à paroi simple avec deux types de distributions de matériau de renforcement aligné de manière uni-axiale qui sont uniformément (UD-CNT) et fonctionnellement graduées (FG-CNT). Les équations analytiques sont dérivées et les solutions exactes pour les analyses de flexion et de vibration des plaques de ce type sont obtenues. Les modèles mathématiques fournis et les solutions actuelles sont validés numériquement par comparaison avec certains résultats disponibles dans la littérature. Influence de divers paramètres des plaques sandwich renforcées, tels que les rapports géométriques, la fraction volumique, les types de renforcement et l'épaisseur de la plaque sur les analyses de flexion et de vibration des plaques sandwichs composées renforcées avec des nanotubes de carbone sont étudiés et discutés. Mots - clés : nanotubes ; flexion ; déformation par cisaillement ; la fréquence ; sandwich.