در این پژوهش، فرمول بندی تئوری و حل عددی برای ورق ها و پوسته های کامپوزیتی چند لایه ارائه خواهد شد. هدف مطالعه ی پاسخ استاتیکی و دینامیکی غیر خطی ورق ها و پوسته های چندلایه ی کامپوزیتی تحت بارگذاری های مختلف الکتریکی، مغناطیسی، حرارتی و مکانیکی و با شرایط مرزی گوناگون می باشد. با در نظر گرفتن اثرات تغییر شکل برشی و انحناء اولیه و بر اساس تئوری مرتبه اول برشی و غیر خطی هندسی از نوع فون-کارمن، سیستم معادلات حاکم بر مساله استخراج گردیده است. برای حل دستگاه معادلات دیفرانسیل جزئی غیر خطی از روش عددی دیفرانسیل کوادرچر به همراه تکنیک نیوتن-رافسون استفاده می شود. در حل مسائل دینامیکی و برای یافتن پاسخ گذرای ورق ها و پوسته های کامپوزیتی از روش نیومارک به همراه دو روش مذکور استفاده خواهد شد. با استفاده از روش بیان شده، معادلات حاکم در همان شکل اصلی خود و نه در فرم ضعیف شده آنها، تحلیل می گردند. همچنین در ارضای شرایط مرزی کلیه ی شرایط مرزی ضروری و طبیعی همزمان مدنظر قرار گرفته و ارضا می شود. روش های گوناگونی برای ساخت پوسته های چند لایه ی کامپوزیتی وجود دارد و پوسته ی تولید شده در هر روش به لحاظ ساختار و نوع اورتوتروپی متفاوت خواهد بود. در این پژوهش سعی شده است تفاوت در ساختار این پوسته ها از نظر نوع اورتوتروپی و تغیرات در ضخامت یا سفتی در نظر گرفته شود. معادلات استخراج شده برای تحلیل این پوسته ها، با در نظر گرفتن زاویه پیچش متغیر برای الیاف و ضخامت متغیر برای هر لایه می باشد. لذا دستگاه معادلات حاکم، یک دستگاه معادلات دیفرانسیل جزئی غیرخطی با ضرایب متغیر می باشد. روش هایی مانند رشته پیچی و لایه گذاری برای تولید این پوسته ها در نظر خواهد شد و در هر مورد نحوه ی تغییرات زاویه ی الیاف و ضخامت پوسته تشریح می شود. انواع مختلف پوسته مقایسه شده و تاثیر در نظر گرفتن پارامترهای فوق روی نتایج نشان داده می شود. از آنجا که روش دیفرانسیل کوادرچر در پیش بینی پاسخ برای مسائلی که دارای اثرات موضعی هستند مانند پوسته های دارای وصله یا بار گذاری موضعی بسیار ناتوان است، برای حل این مسایل از روش تقسیم بندی فضای حل استفاده می شود. نحوه ی استفاده از این تکنیک و نوشتن معادلات برای هر قطاع و نحوه ی ارضای شرایط لازم در مرز قطعات تبیین خواهد شد. با استفاده از روش بیان شده، ورق ها و پوسته های دارای بارگذاری موضعی و وصله هوشمند تحت بارگذاری الکتریکی و مغناطیسی مورد مطالعه قرار گرفته اند. مقایسه ی نتایج با نتایج موجود در تاریخچه و تحلیل های المان محدود حاکی از دقت بسیار خوب روش می باشد. نتایج نشان می دهد که روش از کارایی بسیار خوبی به ازای نقاط گرهی و تعداد تکرار کم، در تحلیل های مختلف خطی و غیر خطی برخوردار است. در هر بخش نتایج متنوع تری از نظر نوع شرایط مرزی و بارگذاری های مختلف الکتریکی، مغناطیسی، حرارتی و مکانیکی ارائه شده است که می تواند مورد استفاده تحقیقات آینده قرار بگیرد.

تحلیل تنش پوسته های ساخته شده از (functionally graded material) یا fgm تحت بارمکانیکی و حرارتی، با درنظر گرفتن تیوری تغییر شکل برشی مرتبه اول (fsdt) مورد بررسی قرار گرفته اند. پنج معادله تعادل حاکم بر سازه و پنج شرط مرزی در هر لبه سازه با استفاده از اصل حداقل انرژی پتانسیل بدست آورده شده اند. این معادلات به همراه ده معادله ساختاری، در مجموع پانزده معادله دیفرانسیل جزیی مرتبه اول می باشند که برای بدست آوردن پانزده مجهول که عبارتند از مولفه های تغییر مکان، نیروها و ممان های منتج به کار برده می شوند. برای حل این معادلات از روش عددی دیفرانسیل کوادرچر تعمیم یافته (generalized differential quadrature) یا (gdq) استفاده شده است. در این روش، معادلات دیفرانسیل به معادلات جبری تبدیل شده و سپس شرایط مرزی مستقیماً به این معادلات اعمال می گردند. درپایان از حل دستگاه معادلات مجهولات به طور همزمان بدست می آیند. با ساده نمودن معادلات پوسته، معادلات مربوط به پانل مخروطی، پانل استوانه ای، قطاع حلقوی و ورق مستطیلی هم بدست آمده و نتایج عددی ارایه شده اند.

هدف از این تحقیق شبیه سازی اجزا محدود آزمایش سفتی لوله های کامپوزیتیِ تولید شده به روش رشته پیچی و نحوه تاثیر جدایش بین لایه ای بر پارامتر سفتی و همچنین نحوه گسترش جدایش با استفاده از روش المان های چسبنده می باشد. جدایش بین لایه ای از جمله عیوبی می باشد که به دلایل مختلف از جمله فرآیند ساخت، ضربه و خستگی در ساختارهای کامپوزیتی از جمله لوله ها ایجاد می شود. برای این منظور ابتدا تحلیل اجزا محدود با در نظر گرفتن جدایش بین لایه ای انجام شد و بدین ترتیب اثرات پارامترهای مختلفِ جدایش از جمله اندازه جدایش، عمق جدایش و شکل اولیه جدایش بر روی مقدار سفتی لوله بررسی گردید؛ و در نهایت رشد جدایش و تاثیر شکل و اندازه اولیه آن بر روی نحوه رشد عیب تحت بارگذاری این آزمایش مورد بررسی قرار گرفت. به منظور مقایسه نمونه های دارای جدایش با نمونه بدون عیب، استوانه کامپوزیتی بدون عیب تحلیل گردید که در این حالت سفتی 9033 پاسکال محاسبه شد. با بررسی نتایج مشخص گردید که کمترین مقدار سفتی در جدایش با زاویه 90 درجه می باشد که در این حالت سفتی به میزان 16 درصد نسبت به نمونه بدون عیب کاهش می یابد؛ همچنین در مورد عمق قرارگیری جدایش نیز با نزدیک شدن به وسط جداره لوله، سفتی به میزان بیشتری کاهش می یابد. هرچه گستردگی هندسه جدایش در جهت محیطی نسبت به جهت طولی بیشتر باشد، سفتی به میزان بیشتری کاهش می یابد و جدایش نیز با سرعت بیشتری رشد پیدا می کند. نکته دیگری که با بررسی روند رشد جدایش مشخص می شود این است که با افزایش بارگذاری، رشد عیب در جهت محیطی به مراتب بیشتر از جهت طولی لوله می باشد.