سازه های جدار نازک به شکل صفحات و پوسته ها در شاخه های مختلف تکنولوژی مانند عمران، مکانیک، هوافضا، زیر دریایی و مهندسی شیمی کاربرد دارند. یک چنین استفاده وسیعی از سازه های صفحه ای و پوسته ای ناشی از خواص داخلی و ذاتی این سازه ها می باشد. وقتی حتی صفحات نازک و به خصوص پوسته ها مناسب طراحی شده باشند، می توانند بارهای زیادی را تحمل نمایند. بنابراین، آنها در حامل های هوافضایی که وزن سبک اساس می باشد، استفاده شده اند.
در تهیه این کتاب، ما سه هدف اصلی داشتیم: اول، ارائه یک معرفی جامع، منظم و قابل درک بنیادی از تئوری صفحات و پوسته ها براساس بنیان های ریاضیاتی و مکانیکی قوی با تاکید بر دیدگاه های مهندسی می باشد. دوم، ما خواستیم مطالعه کنندگان را همزمان با روش های تحلیلی و عددی برای حل مسائل صفحات و پوسته های خطی و غیرخطی آشنا کنیم. هدف سوم، اعمال تئوری ها و روش های بسط داده شده در کتاب برای تحلیل و طراحی سازه های صفحه-پوسته نازک در مهندسی می باشد. این کتاب به عنوان کتاب درسی برای فارغ التحصیلان و دانشجویان تحصیلات تکمیلی در مهندسی های معماری، مکانیک، شیمی، هوافضا، هوانوردی، مهندسی اقیانوس و مهندسی مکانیک ارائه گردیده است. آن می تواند به عنوان کتاب مرجع برای مهندسی های عملی، طراحان و تحلیل گران تنش که تحلیل و طراحی سازه های جدار نازک را انجام می دهند باشد.
به عنوان یک کتاب درسی شامل مواد کافی برای دو ترم کارشناسی یا واحد فارغ التحصیلی روی تئوری و کاربردهای پوسته ها و صفحات نازک می باشد. همچنین، کوشش های ویژه ای برای فصل بندی به منظور استقلال هر فصل از دیگری انجام شده، به طوریکه واحد را می توان در یک ترم با جدا کردن فصل های مناسب خاص و یا به طور مطالعه شخصی معادل تدریس نمود.
کتاب به سبک زیر سازماندهی شده است. ابتدا، تئوری های خطی کلی صفحات و پوسته های الاستیک نازک با یک هندسه دلخواه با استفاده از مفروضات کلاسیک اصلی بسط داده شده اند. روابط و معادلات کلی تئوری پوسته خطی نیاز به بعضی آشنایی با عنوان های ریاضیات پیشرفته، حساب برداری، تئوری معادلات دیفرانسیل و تئوری سطوح می باشد. ما سعی کردیم که رفتار خیلی ضروری تئوری پوسته و اصول آن راحفظ کرده و در همین زمان کتاب را برای دانشجویان تحصیلات تکمیلی و مهندسین و ... قابل مطالعه کننده تر سازیم.
10- مقدمه ای بر تئوری پوسته عمومی 7
10- 1 پوسته ها در سازه های مهندسی 7
10- 2 تعاریف کلی و ساختاری پوسته ها 9
10- 3 مطلب مختصری پیرامون تئوری های پوسته خطی 10
10- 4 مکانیزم های حمل بار پوسته ها 17
مراجع 21
11- هندسه سطح میانی 24
11- 1 سیستم مختصات سطح 24
11- 2 جهات اصلی و خطوط انحناء 26
11- 3 اولین و دومین شکل های درجه دوم صفحات 29
11- 4 انحناهای اصلی 33
11- 5 بردار های یکه 34
11- 6 معادلات کودازی و گاوس، انحنای گاوس 35
11- 7 طبقه بندی سطوح پوسته ای 37
11- 7- 1 طبقه بندی براساس شکل هندسی 37
11- 7- 2 طبقه بندی براساس انحنای پوسته 40
11- 7- 3 طبقه بندی براساس قابلیت توسعه هندسی 40
11- 8 اختصاص هندسه پوسته 41
11- 8- 1 پوسته های دورانی 41
11- 8- 2 پوسته های استوانه ای 47
11- 8- 3 پوسته های مخروطی 48
11- 8- 4 پوسته های کم عمق 50
مسائل 52
مراجع 53
12- تئوری خطی عمومی پوسته ها 54
12- 1 فرضیات اساسی 54
12- 2 سینماتیک پوسته ها 55
12- 2- 1 تغییر جابجایی ها در سراسر ضخامت پوسته 55
12- 2- 2 روابط کرنش- جابه جایی 57
12- 3 استاتیک پوسته ها 63
12- 3- 1 قانون هوک برای پوسته های نازک 64
12- 3- 2 منتجه های تنش و ممان های تنش در پوسته ها 66
12- 3- 3 تعادل المان پوسته 69
12- 3- 4 معادلات ساختاری (روابط منتجه های تنش-کرنش و ممان های تنش- انحناء) 71
12- 4 انرژی کرنشی پوسته ها 73
12- 5 شرایط مرزی 74
12- 6 بحث روی معادلات حاکم بر تئوری پوسته خطی عمومی 78
12- 7 انواع وضعیت های تنش برای پوسته های نازک 80
مسائل 83
مراجع 84
13- تئوری غشایی پوسته ها 85
13- 1 توضیحات اولیه 85
13- 2 معادلات اساسی تئوری غشایی پوسته های نازک 86
13- 3 کار برد تئوری غشایی 88
13- 4 تئوری غشایی پوسته های دورانی 90
13- 5 پوسته های دورانی تحت بار متقارن 95
13- 6 تحلیل غشایی پوسته های استوانه ای و مخروطی 101
13- 6- 1 پوسته های استوانه ای کلی 102
13- 6- 2 پوسته های مخروطی 106
13- 7 تئوری غشایی پوسته ها ی به شکل دلخواه در مختصات کارتزین 109
مسائل 115
مراجع 117
14- کاربرد تئوری غشایی در تحلیل سازه های پوسته ای 118
14- 1 تحلیل غشایی سازه های پوسته ای سقفی 118
14- 1- 1 سقف های گنبدی بارگذاری شده متقارن محوری 118
14- 1- 2 سقف های مخروطی، بارگذاری متقارن محوری 125
14- 1- 3 سقف های پوسته استوانه ای 128
14- 1- 4 سقف های پوسته ای به شکل یک مقطع مخروطی بیضوی یا نواحی مستطیلی پوشش هذلولی گون 132
14- 1- 5 گنبدهای بارگذاری شده متقارن محوری: بارگذاری باد 136
14- 2 تحلیل غشایی تاسیسات ذخیره سیال 140
14- 2- 1 مقدمه 140
14- 2- 2 مخزن ذخیره کروی با تکیه گاه هایی در صفحه قطری آن: بارگذاری متقارن محوری 143
14- 2- 3 مخزن استوانه ای با ته به شکل هذلولی گون دوار: بارگذاری متقارن محوری 146
14- 2- 4 تانکر اینتز با بار متقارن محوری 150
14- 2- 5 تاسیسات مخزن مایع با بارگذاری متقارن محوری: بار باد 154
14- 3 ظروف تحت فشار متقارن محوری 156
مسائل 161
مراجع 167
15- تئوری خمشی پوسته های استوانه ای مدور 168
15- 1 مقدمه 168
15- 2 پوسته های استوانه ای مدور تحت بار های کلی 169
15- 2- 1 تحلیل پوسته های استوانه ای بسته 174
15- 2- 2 تحلیل پوسته های استوانه ای باز 176
15- 3 پوسته های استوانه ای مدور تحت بار متقارن محوری 180
15- 3- 1 تحلیل پوسته های استوانه ای طویل 185
مثال 15- 1 188
مثال 15- 2 189
مثال 15- 3 192
مثال 15- 4 195
مثال 15- 5 198
15- 3- 2 تحلیل پوسته های استوانه ای کوتاه 200
مثال 15- 6 203
مثال 15- 7 205
15- 4 پوسته استوانه ای مدور با ضخامت متغییر تحت بار گذاری متقارن محوری 207
مثال 15- 8 209
مسائل 212
مراجع 215
16- تئوری خمشی پوسته های دورانی 216
16- 1 مقدمه 216
16- 2 معادلات حاکم 217
16- 3 پوسته های دورانی تحت بارگذاری متقارن محوری 221
16- 4 روش تقریبی برای حل معادلات حاکم 16-30 229
16- 5 پوسته های کروی متقارن محوری، تحلیل وضعیت تنش در اتصال کره به استوانه 235
مثال 16- 1 235
مثال 16- 2 238
مثال 16- 3 241
16- 6 پوسته های مخروطی تحت بارگذاری متقارن محوری 247
مثال 16- 4 251
16- 7 تغییر شکل متقارن محوری پوسته های چنبری 252
مسائل 254
مراجع 257
17- تئوری های تقریبی آنالیز پوسته و کاربردهای آنها 258
17- 1 مقدمه 258
17- 2 تئوری نیمه غشایی پوسته های استوانه ای 258
17- 2- 1 معادلات دیفرانسیل حاکم بر تئوری نیمه غشایی 259
17- 2- 2 تحلیل پوسته های استوانه ای براساس تئوری نیمه غشایی 263
مثال 17- 1 265
17- 3 تئوری دانل-ماشتری-ولاسوف برای پوسته های نازک 272
17- 4 تئوری پوسته های کم عمق 277
مثال 17- 2 282
17- 5 تئوری اثر لبه 289
مسائل 296
مراجع 300
18- عناوین پیشرفته 301
18- 1 تنش حرارتی در پوسته های نازک 301
18- 1- 1 عمومی 301
18- 1- 2 پوسته های استوانه ای مدور تحت گرمایش غیریکنواخت متقارن محوری 303
مثال 18- 1 305
مثال 18- 2 306
18- 1- 3 تحلیل تنش حرارتی پوسته های کم عمق 309
18- 2 تئوری پوسته غیر خطی هندسی 310
18- 2- 1 مقدمه 310
18- 2- 2 تئوری غیر خطی پوسته های کم عمق 312
مثال 18- 3 317
18- 3 پوسته های ارتوتروپیک و تقویت شده 321
18- 3- 1 مقدمه 321
18- 3- 2 پوسته های ارتوتروپیک 322
18- 3- 3 پوسته های تقویت شده 324
18- 4 پوسته های چند لایه 331
18- 5 پوسته های ساندویچی 334
18- 6 معرفی اجزاء محدود پوسته ها 338
18- 6- 1 مقدمه 338
18- 6- 2 تحلیل اجزاء محدود پوسته های دورانی تحت بارگذاری متقارن محوری 340
18- 6- 3 تحلیل پوسته های کم عمق با انحنای دوگانه با استفاده از FEM 345
18- 7 روش های تقریبی و عددی برای حل معادلات غیر خطی 351
18- 7- 1 روش تقریب های متوالی 352
18- 7- 2 روش پارامتر کوچک 353
18- 7- 3 روش بارگذاری های متوالی (بار های افزایشی) [18] 355
18- 7- 4 روش نیوتن 357
مثال 18- 4 359
مثال 18- 5 361
مسائل 363
مراجع 365
19- کمانش پوسته ها 366
19- 1 مقدمه 366
19- 2 مفاهیم اساسی پایداری پوسته های نازک 366
19- 2- 1 روش تعادل 371
19- 2- 2 روش انرژی 375
19- 3 تحلیل کمانش خطی پوسته های استوانه ای مدور 377
19- 3- 1 مفهموم کلی 377
19- 3- 2 بار بحرانی برای استوانه فشرده شده محوری 377
19- 3- 3 کمانش پوسته های استوانه ای تحت فشار خارجی 385
19- 3- 4 کمانش پوسته های استوانه ای مدور تحت بار های محوری و فشار خارجی 389
19- 3 - 5 تحلیل کمانش پوسته های استوانه ای تحت پیچش 391
19- 4 تحلیل پس کمانش پوسته های استوانه ای مدور 393
19- 5 کمانش پوسته های استوانه ای ارتوتروپیک و تقویت شده 400
19- 5- 1 پوسته های استوانه ای ارتوتروپیک تحت فشار خارجی 400
19- 5- 2 پوسته های استوانه ای تقویت شده 401
19- 6 پایداری پوسته های ساندویچی استوانه ای 405
19- 7 پایداری پوسته های کم عمق تحت فشار عمودی خارجی 408
19- 8 کمانش پوسته های مخروطی 411
19- 9 کمانش پوسته های کروی 413
19- 10 تحلیل پایداری سازه 415
19- 10- 1 کمانش پوسته های استوانه ای تقویت نشده 417
19- 10- 2 کمانش پوسته های کروی تحت فشار خارجی 419
19- 10- 3 کمانش پوسته های مخروطی تقویت نشده 420
19- 10- 4 پوسته های تقویت شده 420
مسائل 422
مراجع 424
20- ارتعاشات پوسته ها 426
20- 1 مقدمه 426
20- 2 ارتعاشات آزاد پوسته های استوانه ای 427
20- 2- 1 عمومی 427
20- 2- 2 ارتعاشات خمشی آزاد متقارن محوری پوسته های استوانه ای 427
20- 2- 3 ارتعاشات خمشی نا متقارن آزاد پوسته های استوانه ای مدور 431
مثال 20- 1 434
مثال 20- 2 436
20- 3 ارتعاشات آزاد پوسته های مخروطی 438
20- 4 ارتعاشات آزاد پوسته های کم عمق 439
مثال 20- 3 442
20- 5 ارتعاشات آزاد پوسته های تقویت شده 443
20- 6 ارتعاشات اجباری پوسته ها 446
مثال 20- 4 449
مسائل 451
مراجع 453
ضمائم 454
ضمیمه الف) بعضی داده های مرجع 454
الف-1 نمونه خواص مواد مهندسی منتخب در درجه حرارت اتاق (واحدهای امریکایی) 454
الف-2 نمونه خواص مواد مهندسی منتخب در درجه حرارت اتاق (سیستم بین المللیSI) 455
الف-3 واحد ها و ضرایب تبدیلات 456
الف-4 بعضی داده های مورد استفاده 456
الف-5 نمونه مقادیر بارهای مجاز 456
الف-6 معیار شکست 457
الف-6-1 معیار شکست شکننده 457
1- معیار تنش نرمال ماکزیمم 457
2- معیار موهر 458
الف-6-2 معیار شکست اجسام شکل پذیر (معیار تسلیم) 458
ضمیمه ب) بسط سری فوریه 459
ب-1 شرایط دیریکله 459
ب-2 مجموع سری ها 459
ب-3 ضرایب سری فوریه 460
ب-4 اصلاح روابط برای ضرایب سری های فوریه 460
ب-5 مرتبه ضرایب سری های فوریه 461
ب-6 سری های فوریه دوگانه 464
ب-7 تسریع همگرایی سری های فوریه 465
مراجع 466
ضمیمه پ) تایید روابط تئوری سطح 467
پ-1 هندسه منحنی های فضایی 467
پ-2 هندسه یک سطح 470
پ-3 مشتقات بردارهای مختصات یکه 473
پ-4 تایید معادلات کدازی و گاووس 477
ضمیمه ت) به دست آوردن روابط بین کرنش – جابجایی 479
ت-1 تغییرات جابجایی در امتداد ضخامت پوسته 479
ت-2 مولفه های کرنش پوسته 482
ضمیمه ث) تایید معادلات تعادل 485
نمایه 489
