Finite Element Analysis of Composite Laminates

مواد کامپوزیت به طور فزاینده ای در سازه های هوافضا، زیر آب و خودرو استفاده می شود. برای استفاده از پتانسیل کامل مواد کامپوزیتی، تحلیلگران و طراحان سازه باید مدل‌های ریاضی دقیق و روش‌های طراحی را در اختیار داشته باشند.
هدف از این مقاله ارائه تئوری های صفحه چند لایه و مدل های اجزای محدود آنها برای بررسی تغییر شکل، مقاومت و شکست سازه های مرکب است. تاکید بر جنبه‌های مهندسی، مانند توصیف‌های تحلیلی، ابزارهای تحلیل موثر، مدل‌سازی ویژگی‌های فیزیکی، و ارزیابی رویکردهای مورد استفاده برای فرمول‌بندی و پیش‌بینی پاسخ سازه‌های مرکب است.
فصل اول یک نمای کلی از متن ارائه می کند. فصل 2 به معرفی تعاریف و اصطلاحات مورد استفاده در مواد و سازه های کامپوزیتی اختصاص دارد. روابط سازنده ناهمسانگرد و نظریه های صفحه ایامینات نیز بررسی می شوند. مدل‌های اجزای محدود صفحات کامپوزیتی چند لایه در فصل 3 ارائه شده‌اند. ارزیابی عددی ماتریس‌های ضریب المان، پس از محاسبه کرنش‌ها و تنش‌ها، و نمونه‌هایی از صفحات چند لایه در خمش و ارتعاش مورد بحث قرار گرفته‌اند. فصل 4 معیارهای آسیب و شکست در لمینت های کامپوزیتی را معرفی می کند. در نهایت، فصل 5 به مطالعات موردی شامل جنبه ها و انواع مختلف سازه های مرکب اختصاص دارد. اتصالات، برش ها، کامپوزیت های بافته شده، اثرات محیطی، پاسخ پس کمانش و شکست ورقه های کامپوزیت با در نظر گرفتن مثال های خاص مورد بحث قرار می گیرند.

Composite materials are increasingly used in aerospace, underwater, and automotive structures. To take advantage of the full potential of composite materials, structural analysts and designers must have accurate mathematical models and design methods at their disposal.
The objective of this monograph is to present the laminated plate theories and their finite element models to study the deformation, strength and failure of composite structures. Emphasis is placed on engineering aspects, such as the analytical descriptions, effective analysis tools, modeling of physical features, and evaluation of approaches used to formulate and predict the response of composite structures.
The first chapter presents an overview of the text. Chapter 2 is devoted to the introduction of the definitions and terminology used in composite materials and structures. Anisotropic constitutive relations and Iaminate plate theories are also reviewed. Finite element models of laminated composite plates are presented in Chapter 3. Numerical evaluation of element coefficient matrices, post-computation of strains and stresses, and sample examples of laminated plates in bending and vibration are discussed. Chapter 4 introduces damage and failure criteria in composite laminates. Finally, Chapter 5 is dedicated to case studies involving various aspects and types of composite structures. Joints, cutouts, woven composites, environmental effects, postbuckling response and failure of composite laminates are discussed by considering specific examples.