Buckling analysis of nonlocal Timoshenko beams via an efficient semi-analytical approach

Dieser Artikel vertieft sich in die Knickanalyse nichtlokaler Timoschenko-Strahlen und konzentriert sich auf die entscheidende Rolle von Größeneffekten in mikro- und nanoskaligen Strukturen. Es führt einen effizienten semi-analytischen Ansatz ein, der die Initial Value Method (IVM) mit der Approximate Transfer Matrix (ATM) -Formulierung kombiniert und eine rechnerisch effiziente und numerisch robuste Lösung bietet. Die Studie validiert diese Methode anhand exakter analytischer und Finite-Elemente-Methode (FEM) -Ergebnisse und zeigt eine hervorragende Übereinstimmung über verschiedene Randbedingungen hinweg. Schlüsselthemen sind der Einfluss des nichtlokalen Parameters auf kritische Knickbelastungen, das Konvergenzverhalten der ATM-Formulierung und die parametrische Analyse der Strahlgeometrie und der Materialeigenschaften. Die Ergebnisse unterstreichen die signifikante Verringerung der Knicklasten aufgrund nichtlokaler Effekte, insbesondere bei Trägern mit starren Randbedingungen und niedrigeren Längen-Durchmesser-Verhältnissen. Diese Forschung bietet Ingenieuren und Wissenschaftlern, die an der Konstruktion von Strukturen im Nanomaßstab arbeiten, wertvolle Erkenntnisse und betont die Bedeutung der Berücksichtigung nichtlokaler Effekte für präzise und zuverlässige Vorhersagen.