Modeling and numerical simulation of static and dynamic behavior of multilayered plates with interface effects

Abstract

Abstract. In Multilayered structures the interface effects have a wide range of applications in aerospace, automotive and especially in civil engineering. The design and construction of these structures and the account for interface effects require special expertise in modeling, simulation and implementation. Many studies in this case were conducted to address these issues. The objective of this work is the modeling and numerical simulation of static and dynamic behaviors of beams and plates multilayered structures with different types of interfaces. The focus was on the prediction of the behavior of stresses; shears and displacements depending on thickness. The interface can be elastic or viscoelastic of small or large thickness. The state space method has been developed for this purpose. Various types of rolled arbitrary number of isotropic or anisotropic layers structures were considered. The three-dimensional behavior is obtained for different types of static and dynamic loading. The results were compared with those based on the model of Stroh and on the various existing theories of beams and plates. The methodological approach, developed here, will be applied to thick structures, functionally graded, bimorph or multilayer structures and possibly piezoelectric or viscoelastic layered structures with interface effect Résumé. Les structures multicouches à effets d'interface ont une large application en aéronautique, automobile et notamment en génie civil. La conception, la réalisation de ces structures ainsi que la prise en compte des effets d'interface nécessitent une compétence particulière en modélisation, simulation et mise en oeuvre. De nombreuses études en l'occurrence ont été menées et ce pour répondre à ces problématiques. L'objectif de ce travail est la modélisation et simulation numérique des comportements statique et dynamique des structures poutres et plaques multicouches à différents types d'interfaces. L'accent a été mis sur la prédiction du comportement des contraintes, cisaillements et déplacements selon l'épaisseur. L'interface peut être élastique ou viscoélastique à petite ou à grande épaisseur. La méthode d'espace d'état a été élaborée pour cette fin. Différents types de structures laminées à nombre arbitraire de couches isotropes ou anisotropes ont été considérés. Le comportement tridimensionnel est obtenu pour différents types de chargement statiques et dynamiques. Les résultats obtenus ont été comparés avec ceux basés sur le modèle de Stroh ainsi que sur les différentes théories existantes des poutres et plaques. L'approche méthodologique, ainsi élaborée, va être appliquée aux structures épaisses, structures à comportement gradué, structures bilames ou multicouches et éventuellement à des structures à couches piézoélectriques ou viscoélastiques ou à effet d'interface..

Modeling and numerical simulation of the dynamic behavior of magneto-electro-elastic multilayer plates based on a Winkler-Pasternak elastic foundation

“…Manyo Manyo et al (2019) treated a 3D-dynamic modeling of cross-ply MEE laminates based on the pseudo-Stroh formalism, Ewolo Ngak et al (2018Ngak et al ( , 2019 studied a dynamic analysis of multilayered magnetoelectroelastic plates based on a pseudo-Stroh formalism and Lagrange polynomials (Ewolo Ngak et al, 2019) and using state space approach and the Lagrange polynomial interpolation (Ewolo Ngak et al, 2018), Aljinaidi et al (2016) developed a visco-MEE effective properties' modeling for multi-phase and multi-coated magnetoelectroelastic, Ajdour et al (2016) analyzed a loaded multilayered MEE using Mori-Tanaka approach and pseudo-Stroh formalism. Zaki et al (2014Zaki et al ( , 2018 treated the static and dynamic behavior of multilayered elastic plates with interface effect and different orthotropic angles of fibers, resting on the Winkler-Pasternak elastic foundation. Chen et al (2003) have developed an exact 3D solution for the static behavior of multilayered MEE plate subjected to mechanical and electrical loading.…”