در این مقاله، معادله دیفرانسیل حاکم بر استوانههای جدار ضخیم متقارن محوری تحت بارگذاری فشاری یکنواخت و گرمایی پایا، با تغییرشکلهای بزرگ به کمک نظریهی الاستیسیتهی صفحهای غیرخطی(NPET) استخراج شده است. بهدلیل وجود تغییرشکلهای بزرگ در جهت شعاع و درنتیجه معادلات سینماتیک با جملات غیرخطی، معادله دیفرانسیل حاکم از نوع مرتبهی دو غیرخطی با ضرایب متغیّر است که به کمک تکنیک اغتشاشات در دو حالت تنش صفحهای و کرنش صفحهای حل شده است. با توجه به معادلات تعادل، شرایط مرزی فیزیکی و همچنین شرایط انتهایی متفاوت استوانه، تنشهای شعاعی و محیطی و نیز جابهجایی شعاعی بهصورت تحلیلی بهدست آمده است. با توجه به نتایج حاصل از حل تحلیلی، تأثیر متغیرهای بارگذاری، ضخامت، جنس و شرایط مرزی بر مقادیر تنشها و جابهجایی در پوستهی استوانهای، بررسی شده است. بهمنظور راستیآزمایی نتایج حاصل از حل تحلیلی، مدلسازی اجزای محدود استوانهی مذکور به کمک نرمافزار ANSYS انجام و نتایج دو روش حل با یکدیگر مقایسه شدهاند. این پژوهش نشان میدهد که روند حل تحلیلی ارائه شده برای پوستههای استوانهای تحت بارگذاری فشاری و گرمایی از دقّت خوبی برخوردار است.
Lamé G. Lessons on the Mathematical Theory of Elasticity of Solid Bodies. Mallet-Bachelier. Paris; 1852.
Naghdi PM, Cooper RM. Propagation of elastic waves in cylindrical shells. including the effects of transverse shear and rotatory inertia. Journal of the Acoustical Society of America. 1956;28(1):56-63.
Mirsky I, Hermann G. Axially symmetric motions of thick cylindrical shells. Journal of the Applied Mechanics. 1958;25(1):97-102.
Greenspon JE. Vibrations of a thick-walled cylindrical shell- comparison of the exact theory with approximate theories. Journal of the Acoustical Society of America. 1960;32(5): 571-578.
Sanders JL. Nonlinear theories for thin shells. Journal of Quarterly of Applied Mathematics. 1963;21(1): 21-36.
Hughes TJR, Liu WK. Nonlinear finite element analysis of shells, Part I: Three-dimensional shells. Journal of Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 1981;26(3): 331-362.
Fukui Y, Yamanaka N. Elastic analysis for thick-walled tubes of functionally graded material subjected to internal pressure. JSME International Journal, Ser. I, Solid Mechanics. 1992;35(4):379-385.
Obata Y, Noda N. Steady thermal stresses in a hollow circular cylinder and a sphere of a functionally gradient material. Thermal Stresses. 1994;17(3):471-487.
Ruhi M, Angoshtari A, Naghdabadi R. Thermoelastic analysis of thick-walled finite-length cylinders of functionally graded materials. Thermal Stresses. 2005;28(4):391-408.
Zhifei S, Taotao Z, Hongjun X. Exact solutions of heterogeneous elastic hollow cylinders. Journal of the Composite Structures. 2007;79:140-147.
Bich DH, Van Tung H. Non-linear axisymmetric response of functionally graded shallow spherical shells under uniform external pressure including temperature effects. Non-Linear Mechanics. 2011;46(9):1195-1204.
Ghannad M, Nejad MZ. Complete elastic solution of pressurized thick cylindrical shells made of heterogeneous functionally graded materials. Mechanika. 2012;18(6):640-649.
Ghannad M, Nejad MZ. Elastic analysis of heterogeneous thick cylinders subjected to internal or external pressure using shear deformation theory. Acta Polytechnica Hungarica. 2012;9(6):117-136.
Ghannad M, Gharooni H. Displacements and stresses in pressurized thick FGM cylinders with varying properties of power function based on HSDT. Journal of Solid Mechanics. 2012;4(3):237-251.
Ghannad M, Rahimi GH, Nejad MZ. Determination of displacements and stresses in pressurized thick cylindrical shells with variable thickness using perturbation technique. Mechanika. 2012;18(1):14-21.
Arefi M. Nonlinear thermoelastic analysis of thick-walled functionally graded piezoelectric cylinder. Acta Mechanica. 2013;224:2771-2783.
Arefi M. Nonlinear thermal analysis of a hollow functionally graded cylinder with temperature-variable material properties. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2015;56(2):267-273.
Moosaie A. A nonlinear analysis of thermal stresses in an incompressible functionally graded hollow cylinder with temperature-dependent material properties. European Journal of Mechanics-A/Solids. 2016;55(2):212-220.
Kar VR, panda SK. Nonlinear thermomechanical deformation behaviour of P-FGM shallow spherical shell panel. Chinese Journal of Aeronautics. 2016;29(1):173-183.
Arefi M, Zenkour AM. Nonlinear and linear thermo-elastic analyses of a functionally graded spherical shell using the Lagrange strain tensor. Smart Structures and Systems. 2017;19(1):33-38.
Gharooni H, Ghannad M. Nonlinear analysis of radially functionally graded hyperelastic cylindrical shells with axially-varying thickness and non-uniform pressure loads based on perturbation theory. Journal of Computational Applied Mechanics. 2019;50(2):324-340.
Gharooni H, Ghannad M. Nonlinear analytical solution of nearly incompressible hyperelastic cylinder with variable thickness under non-uniform pressure by perturbation technique.Journal of Computational Applied Mechanics. 2019;50(2):395-412.
Hashemi S, Jafari AA. Nonlinear free and forced vibrations of in-plane bi-directional functionally graded rectangular plate with temperature-dependent properties. Journal of Structural Stability and Dynamics. 2020;20(8):97-129.
Saeedi S, Kholdi M, Loghman A, Ashrafi H, Arefi M. Thermo-elasto-plastic analysis of thick-walled cylinder made of functionally graded materials using successive approximation method. International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2021;194:104481.
Hamdy MY, Ibrahim AA. Nonlinear generalized thermoelasticity: Theory and application. Journal of Umm Al-Qura University for Engineering and Architecture. 2022;13(1-2):27-36.
بهادرانی ن، قنّاد م، سبحانی م.ح. حلّ کامل استوانههای جدار ضخیم تحت فشار با تغییرشکلهای بزرگ به کمک نظریهی الاستیسیتهی صفحهای غیرخطی. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 1402، د. 53، ش. 3، ص. 163-171.
دهقان م، شهریاری ب، موسائی ا. تحلیل ترموالاستیک غیرخطی استوانهی FG با خواص تابع دما برپایهی تئوری اغتشاش و روش مربعات دیفرانسیلی. مکانیک سازهها و شارهها. 1402، د. 13، ش. 4، ص. 1-14.
نصرالهی پ، قنّاد م، مدیری ب. حلّ کامل غیرخطی کرههای جدار ضخیم تحت فشار با تغییرشکلهای بزرگ به کمک نظریهی الاستیسیتهی صفحهای غیرخطی. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 1403، د. 54، ش. 1، ص. 81-90.
Ramezani F, Nejad MZ, Ghannad M. Bi-directional thermoelastic analysis of pressurized thick cylindrical shell with nonlinear variable thickness. Computational Applied Mechanics. 2024;55(1):125-143.
Jani SMH, Kiani Y. Nonlinear generalized piezothermoelasticity of spherical vessels made of functionally graded piezoelectric materials. Engineering Analysis with Boundary Elements. 2024;169:106010.
Bahadorani N, Ghannad M, Sohani MH, Modiri B. Large deformation elastic analysis of pressurized FGM thick cylindrical shells with nonlinear plane elasticity theory (NPET). Mechanics of Advanced Composite Structures. 2025;12(1):129-140.
Hetnarski RB, Eslami MR. Thermal Stresses; Advanced Theory and Applications. Springer; 2009.
چنارانی, مجید و قنّاد, مهدی . (1405). حلّ کامل ترموالاستیک استوانههای جدار ضخیم تحت فشار با تغییرشکلهای بزرگ به کمک نظریهی الاستیسیتهی صفحهای غیرخطی. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز, 56(1), 21-30. doi: 10.22034/jmeut.2025.67561.3568
MLA
چنارانی, مجید , و قنّاد, مهدی . "حلّ کامل ترموالاستیک استوانههای جدار ضخیم تحت فشار با تغییرشکلهای بزرگ به کمک نظریهی الاستیسیتهی صفحهای غیرخطی", مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز, 56, 1, 1405, 21-30. doi: 10.22034/jmeut.2025.67561.3568
HARVARD
چنارانی, مجید, قنّاد, مهدی. (1405). 'حلّ کامل ترموالاستیک استوانههای جدار ضخیم تحت فشار با تغییرشکلهای بزرگ به کمک نظریهی الاستیسیتهی صفحهای غیرخطی', مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز, 56(1), pp. 21-30. doi: 10.22034/jmeut.2025.67561.3568
CHICAGO
مجید چنارانی و مهدی قنّاد, "حلّ کامل ترموالاستیک استوانههای جدار ضخیم تحت فشار با تغییرشکلهای بزرگ به کمک نظریهی الاستیسیتهی صفحهای غیرخطی," مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز, 56 1 (1405): 21-30, doi: 10.22034/jmeut.2025.67561.3568
VANCOUVER
چنارانی, مجید, قنّاد, مهدی. حلّ کامل ترموالاستیک استوانههای جدار ضخیم تحت فشار با تغییرشکلهای بزرگ به کمک نظریهی الاستیسیتهی صفحهای غیرخطی. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز, 1405; 56(1): 21-30. doi: 10.22034/jmeut.2025.67561.3568
)