<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.1 20151215//EN" "http://jats.nlm.nih.gov/publishing/1.1/JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xml:lang="en" article-type="research-article" dtd-version="1.1">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="pmc">CMES</journal-id>
<journal-id journal-id-type="nlm-ta">CMES</journal-id>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">CMES</journal-id>
<journal-title-group>
<journal-title>Computer Modeling in Engineering &#x0026; Sciences</journal-title>
</journal-title-group>
<issn pub-type="epub">1526-1506</issn>
<issn pub-type="ppub">1526-1492</issn>
<publisher>
<publisher-name>Tech Science Press</publisher-name>
<publisher-loc>USA</publisher-loc>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">79126</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.32604/cmes.2026.079126</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Article</subject>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Post-Buckling Analysis of FG-TPMS Shells with Geometric Imperfection and Porosity under Axial Compression</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Post-Buckling Analysis of FG-TPMS Shells with Geometric Imperfection and Porosity under Axial Compression</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Post-Buckling Analysis of FG-TPMS Shells with Geometric Imperfection and Porosity under Axial Compression</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib id="author-1" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western"><surname>Nguyen</surname><given-names>Tan N.</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref><email>tnnguyen@sejong.ac.kr</email></contrib>
<contrib id="author-2" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Belarbi</surname><given-names>Mohamed-Ouejdi</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref></contrib>
<contrib id="author-3" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western"><surname>Nguyen</surname><given-names>Tan Khoa</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-3">3</xref><xref ref-type="aff" rid="aff-4">4</xref><email>nguyentankhoa@duytan.edu.vn</email></contrib>
<contrib id="author-4" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Le</surname><given-names>Canh V.</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-5">5</xref></contrib>
<contrib id="author-5" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western"><surname>Garg</surname><given-names>Aman</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-6">6</xref><xref ref-type="aff" rid="aff-7">7</xref><email>aman@stu.edu.cn</email></contrib>
<aff id="aff-1"><label>1</label><institution>Department of Architectural Engineering, Sejong University</institution>, <addr-line>Seoul</addr-line>, <country>Republic of Korea</country></aff>
<aff id="aff-2"><label>2</label><institution>Laboratoire de Recherche en G&#x00E9;nie Civil, LRGC, Universit&#x00E9; de Biskra</institution>, <addr-line>Biskra</addr-line>, <country>Algeria</country></aff>
<aff id="aff-3"><label>3</label><institution>Institute of Research and Development, Duy Tan University</institution>, <addr-line>Da Nang</addr-line>, <country>Vietnam</country></aff>
<aff id="aff-4"><label>4</label><institution>Faculty of Civil Engineering, Duy Tan University</institution>, <addr-line>Da Nang</addr-line>, <country>Vietnam</country></aff>
<aff id="aff-5"><label>5</label><institution>Faculty of Civil Engineering, HUTECH University</institution>, <addr-line>Ho Chi Minh City</addr-line>, <country>Vietnam</country></aff>
<aff id="aff-6"><label>6</label><institution>Department of Civil Engineering and Smart Cities, Shantou University</institution>, <addr-line>Shantou</addr-line>, <country>China</country></aff>
<aff id="aff-7"><label>7</label><institution>Department of Multidisciplinary Engineering, The NorthCap University</institution>, <addr-line>Gurugram, Haryana</addr-line>, <country>India</country></aff>
</contrib-group>
<author-notes>
<corresp id="cor1"><label>&#x002A;</label>Corresponding Authors: Tan N. Nguyen. Email: <email>tnnguyen@sejong.ac.kr</email>; Tan Khoa Nguyen. Email: <email>nguyentankhoa@duytan.edu.vn</email>; Aman Garg. Email: <email>aman@stu.edu.cn</email></corresp>
</author-notes>
<pub-date date-type="collection" publication-format="electronic">
<year>2026</year>
</pub-date>
<pub-date date-type="pub" publication-format="electronic">
<day>27</day><month>5</month><year>2026</year>
</pub-date>
<volume>147</volume>
<issue>2</issue>
<elocation-id>12</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>15</day>
<month>01</month>
<year>2026</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>30</day>
<month>03</month>
<year>2026</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>&#x00A9; 2026 The Authors. Published by Tech Science Press.</copyright-statement>
<copyright-year>2026</copyright-year>
<copyright-holder>The Authors</copyright-holder>
<license xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<license-p>This work is licensed under a <ext-link ext-link-type="uri" xlink:type="simple" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">Creative Commons Attribution 4.0 International License</ext-link>, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.</license-p>
</license>
</permissions>
<self-uri content-type="pdf" xlink:href="TSP_CMES_79126.pdf"></self-uri>
<abstract>
<p>Imperfections can significantly reduce the load-carrying capacity of structures, especially in thin shells. Such imperfections can stem from inaccurate fabrication and erection and they should be taken into account in the analysis and design. For the first time, post-buckling behavior of functionally graded triply periodic minimal surface (FG-TPMS) shells under axial compression is investigated in this paper. The proposed formulation considers both geometric imperfection and porosity which can be considered as material imperfection. The two types of porosity in this study are the even and uneven porosity distributions. The nonlinear responses of FG-TPMS shells with six density distribution patterns along the thickness are investigated. The mechanical properties of the FG-TPMS materials were calculated using a fitting technique. The present formulation is based on isogeometric analysis (IGA) and first-order shear deformation shell theory (FSDT). Non-uniform rational B-Spline (NURBS) basis functions are utilized to model exact geometries and to approximate displacements. The non-linearity of shells is formulated based on the von Karman assumption and the total Lagrangian approach. A modified Riks method is employed to solve the discrete nonlinear equation system iteratively. The high reliability of the present formulation is confirmed by solving several problems. Effects of the density distribution pattern, geometrical imperfection, curvature, porosity volume fraction, and porosity distribution on post-buckling strength of FG-TPMS panel are thoroughly studied. Moreover, numerous new load-deflection paths of FG-TPMS shells subjected to compression and considering both geometric imperfection and porosity are proposed.</p>
</abstract>
<kwd-group kwd-group-type="author">
<kwd>FG-TPMS</kwd>
<kwd>shells</kwd>
<kwd>NURBS</kwd>
<kwd>axial compression</kwd>
<kwd>geometric imperfection</kwd>
<kwd>porosity</kwd>
<kwd>post-buckling</kwd>
</kwd-group></article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<label>1</label>
<title>Introduction</title>
<p>Light-weight structures, such as shells, play a crucial role in various fields including civil, mechanical, aerospace, and marine engineering. Real-world applications of shells include roofs of football stadiums, factories, railway stations, airports, and submarines, ships, spaceships, and airplanes. In civil engineering, using such shell structures can save materials and costs because of their advantages, such as light-weight and long-span. Recently, bio-inspired structures, such as porous, lattice, and honeycomb structures, have been widely utilized because of their remarkable mechanical properties [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-2">2</xref>]. FG-TPMS structures, which are bio-inspired structures and contain internal pores, have attracted considerable attention from scientists and researchers. There are four types of FG-TPMS architectures: sheet-based, thickened-based, skeletal-based, and network-based structures [<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>]. The sheet-based FG-TPMS structures investigated in this work possess some remarkable mechanical properties compared with the other types of structures [<xref ref-type="bibr" rid="ref-4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-5">5</xref>]. Mathematical formulas can be utilized to express the geometries of FG-TPMS architectures, which possess remarkable advantages including many internal pores, high inter-connectivity, smooth surfaces, and mathematically controllable geometries. FG-TPMS structures can be fabricated numerously and rapidly by using 3D printing technology [<xref ref-type="bibr" rid="ref-6">6</xref>]. FGTPMS-based structures are therefore used in many applications, such as bone implants, batteries, microwave absorption, semipermeable membranes, energy absorbers, and engine brackets [<xref ref-type="bibr" rid="ref-7">7</xref>]. Thus, investigations on the responses of FG-TPMS structures are very necessary and practical. Modeling FG-TPMS structures is challenging and time-consuming because of the complicated geometries and responses. To overcome this difficulty, an effective approach for modeling FG-TPMS structures using equivalent single-layer (ESL) theories was proposed in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>]. The numerical implementation of the approach is accurate, efficient, and simple. Therefore, the approach was extended and investigated for analyses of FG-TPMS plates [<xref ref-type="bibr" rid="ref-9">9</xref>], FG-TPMS plates with graphene platelet reinforcements [<xref ref-type="bibr" rid="ref-10">10</xref>], and FG-TPMS shells [<xref ref-type="bibr" rid="ref-11">11</xref>]. In addition, the free vibration analysis of functionally graded TPMS porous quadrilateral plates reinforced with graphene nanoplatelets was performed in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>], and the wave propagation behaviors of triply periodic minimal surface sandwich shells were investigated using numerical and analytical approaches were performed in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-13">13</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-14">14</xref>]. In structural engineering, geometric and material imperfections can significantly reduce the load-carrying capacity of structures and lead to unpredictable failures. These imperfections can stem from inaccurate fabrication and erection, and should be taken into account in the analysis and design. For the first time in this paper, a post-buckling analysis of FG-TPMS shells with geometric imperfection and porosity under axial compression is performed using the ESL theory-based approach. The formulation was established by using IGA and FSDT.</p>
<p>There are some theoretical approaches for modeling shells such as unified formulations, ESL theories, and 3D elastic theory [<xref ref-type="bibr" rid="ref-15">15</xref>]. The formulations using ESL theories achieved a balance between the accuracy of solutions and the computational cost, most shells are consequently analyzed using these formulations. We classify thin, thick, or moderately thick shells using their thicknesses, and shell analyses should be performed using the appropriate theories to obtain accurate results. The classical shell theory (CST), which eliminates transverse shear deformations, is appropriate for the analysis of thin shells. For analyses of thicker shells, we can use the FSDT to obtain accurate solutions. Then, higher-order shear deformation shell theories (HSDTs) were proposed to analyze thin, moderately thick, and thick shells and overcome the disadvantages of the CST and FSDT. Several HSDTs can be mentioned, such as the third-order shear deformation theory [<xref ref-type="bibr" rid="ref-16">16</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-17">17</xref>], quasi-3D theory [<xref ref-type="bibr" rid="ref-18">18</xref>], the generalized theories [<xref ref-type="bibr" rid="ref-19">19</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-20">20</xref>]. In this paper, the formulation is established by using the FSDT and IGA, which is considered a powerful and accurate method. The IGA was proposed by using the core idea of the finite element method (FEM) and NURBS basis functions, which possess higher order derivatives [<xref ref-type="bibr" rid="ref-21">21</xref>]. The NURBS basis functions are utilized in the IGA to approximate solutions and to express exact geometries. One of the benefits of using the IGA is that the geometrical data of structures, which are extracted from computer-aided design (CAD), can be directly used for simulations. As an advantage, the solution error caused by inaccurate mesh generation is completely eliminated in the IGA. Therefore, we can save time on mesh generation, obtain highly accurate solutions, and solve problems with complex geometries quickly by using the IGA. The IGA can be considered a bridge connecting the FEM and CAD. Accordingly, the IGA has great potential for simulations in many engineering fields. A comprehensive review of the IGA can be found in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-22">22</xref>]. The IGA was investigated for the analyses of curved structures, such as membrane structures [<xref ref-type="bibr" rid="ref-23">23</xref>], thin shells [<xref ref-type="bibr" rid="ref-24">24</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-26">26</xref>], thin and thick shells [<xref ref-type="bibr" rid="ref-27">27</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-28">28</xref>], shell optimization [<xref ref-type="bibr" rid="ref-29">29</xref>], and nonlinear analysis of shells [<xref ref-type="bibr" rid="ref-30">30</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-33">33</xref>]. Notably, the application of IGA to analyses of FG-TPMS shells is very limited in the literature, except for the linear analyses of FG-TPMS shells in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-11">11</xref>]. For the first time, post-buckling behavior of FG-TPMS panels subjected to compression utilizing IGA and FSDT is investigated in this paper. This is the first work which studies on effects of geometric and material imperfections on the nonlinear behavior of FG-TPMS shells. In this paper, the non-linearity of shells is modeled using the von Karman assumption and the modified Riks method is used to iteratively solve the discrete nonlinear equation system.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<label>2</label>
<title>Post-Buckling Analysis of FG-TPMS Shells with Geometric Imperfection and Porosity under Axial Compression</title>
<sec id="s2_1">
<label>2.1</label>
<title>Mathematical Model of FG-TPMS Materials Considering Porosity</title>
<p>In this work, FG-TPMS shells with the cell geometry I-graph and wrapped package-graph (IWP) are investigated. The shells consider both geometric and material imperfections as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1</xref>. The geometry of sheet-based TPMS can be mathematically expressed as follows [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>]:<disp-formula id="eqn-1"><label>(1)</label><mml:math id="mml-eqn-1" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C7;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C7;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C7;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C7;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C7;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C7;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mspace width="2em" /><mml:mspace width="2em" /><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C7;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C7;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C7;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>where</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C7;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<fig id="fig-1">
<label>Figure 1</label>
<caption>
<title>The geometric and material imperfections.</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_79126-fig-1.tif"/>
</fig>
<p>In which, <inline-formula id="ieqn-1"><mml:math id="mml-ieqn-1"><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the length of a unit cell in the three directions <inline-formula id="ieqn-2"><mml:math id="mml-ieqn-2"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-3"><mml:math id="mml-ieqn-3"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-4"><mml:math id="mml-ieqn-4"><mml:mi>z</mml:mi></mml:math></inline-formula>. In addition, <inline-formula id="ieqn-5"><mml:math id="mml-ieqn-5"><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the number of unit cells. The popular level-set equation utilized to produce minimal surface lattices is <inline-formula id="ieqn-6"><mml:math id="mml-ieqn-6"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi></mml:math></inline-formula>. In which, <inline-formula id="ieqn-7"><mml:math id="mml-ieqn-7"><mml:mi>c</mml:mi></mml:math></inline-formula> is known as the level-set constant and <inline-formula id="ieqn-8"><mml:math id="mml-ieqn-8"><mml:mi>c</mml:mi></mml:math></inline-formula> is equal to zero for TPMS-like surfaces. In this instance, the obtained minimal surfaces separate the space into some sub-domains with equal volumes [<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>]. <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2</xref> describes a FG-TPMS panel under axial compression as an illustration. A fitting method [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>] was employed to calculate the mechanical properties of the FG-TPMS materials. Thus, the relative density at an arbitrary material point inside the structure is computed as <inline-formula id="ieqn-9"><mml:math id="mml-ieqn-9"><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>]. In this formula, <italic>V</italic> and <inline-formula id="ieqn-10"><mml:math id="mml-ieqn-10"><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> are respectively known as volumes of a TPMS cell and its surrounding cube. Density distribution patterns can be classified into two groups as the following:<disp-formula id="eqn-2"><label>(2)</label><mml:math id="mml-eqn-2" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mi>z</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>Pattern</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>A</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>Pattern</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<fig id="fig-2">
<label>Figure 2</label>
<caption>
<title>A FG-TPMS panel under axial compression.</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_79126-fig-2.tif"/>
</fig>
<p>Based on the values of <inline-formula id="ieqn-11"><mml:math id="mml-ieqn-11"><mml:msub><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-12"><mml:math id="mml-ieqn-12"><mml:msub><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-13"><mml:math id="mml-ieqn-13"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>, the two aforementioned groups (A and B) can be separated into six density distribution patterns, namely, A1, A2, A3, B1, B2, and B3 as given in <xref ref-type="table" rid="table-1">Table 1</xref>. <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3</xref> illustrates a FG-TPMS plate in the case the average relative density <inline-formula id="ieqn-14"><mml:math id="mml-ieqn-14"><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.35</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Besides, illustrations for six density distributions across the thickness are shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4</xref>. The mechanical properties of FG-TPMS materials, such as Poisson&#x2019;s ratio <inline-formula id="ieqn-15"><mml:math id="mml-ieqn-15"><mml:mi>&#x03BD;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, shear modulus <italic>G</italic>, and elastic modulus <italic>E</italic> at a material point, can be determined by the relative density <inline-formula id="ieqn-16"><mml:math id="mml-ieqn-16"><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:math></inline-formula> at that point as follows [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>]:
<disp-formula id="eqn-3"><label>(3)</label><mml:math id="mml-eqn-3" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.597</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1.225</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>;</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>0.35</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0.987</mml:mn><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1.782</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.013</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>0.35</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.529</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1.287</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>;</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>0.35</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0.960</mml:mn><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2.188</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.040</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>0.35</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x03BD;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2.597</mml:mn><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.157</mml:mn><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2.244</mml:mn><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>0.13</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x03BD;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.201</mml:mn><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.227</mml:mn><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.326</mml:mn><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>0.13</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>in which, <inline-formula id="ieqn-17"><mml:math id="mml-ieqn-17"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-18"><mml:math id="mml-ieqn-18"><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> are the mechanical properties of the parent or base material.</p>
<table-wrap id="table-1">
<label>Table 1</label>
<caption>
<title>Parameters for six porosity distribution patterns with the average relative densities 0.35.</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
<col align="center"/> </colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Porosity Distribution</th>
<th><inline-formula id="ieqn-19"><mml:math id="mml-ieqn-19"><mml:msub><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-20"><mml:math id="mml-ieqn-20"><mml:msub><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-21"><mml:math id="mml-ieqn-21"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula></th>
</tr>
<tr>
<th>Patterns</th>
<th></th>
<th></th>
<th></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>A1</td>
<td>0.20</td>
<td>0.5</td>
<td>1.0</td>
</tr>
<tr>
<td>A2</td>
<td>0.20</td>
<td>0.8</td>
<td>3.0</td>
</tr>
<tr>
<td>A3</td>
<td>0.25</td>
<td>1.0</td>
<td>6.5</td>
</tr>
<tr>
<td>B1</td>
<td>0.20</td>
<td>0.5</td>
<td>0.561</td>
</tr>
<tr>
<td>B2</td>
<td>0.20</td>
<td>0.8</td>
<td>1.757</td>
</tr>
<tr>
<td>B3</td>
<td>0.25</td>
<td>1.0</td>
<td>3.943</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap><fig id="fig-3">
<label>Figure 3</label>
<caption>
<title>A FG-TPMS plate using the unit cell I wrapped package-graph (IWP).</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_79126-fig-3.tif"/>
</fig><fig id="fig-4">
<label>Figure 4</label>
<caption>
<title>Six density (<inline-formula id="ieqn-22"><mml:math id="mml-ieqn-22"><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:math></inline-formula>) distributions cross the shell thickness.</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_79126-fig-4.tif"/>
</fig>
<p>In this work, we establish formulas for FG-TPMS materials considering porosity based on that for functionally graded materials considering porosity. Firstly, the effective properties of functionally graded materials with evenly distributed porosity are expressed as follows [<xref ref-type="bibr" rid="ref-34">34</xref>]:<disp-formula id="eqn-4"><label>(4)</label><mml:math id="mml-eqn-4" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mi>z</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>The effective properties of functionally graded materials with unevenly distributed porosity are expressed as follows [<xref ref-type="bibr" rid="ref-34">34</xref>]:<disp-formula id="eqn-5"><label>(5)</label><mml:math id="mml-eqn-5" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>z</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-23"><mml:math id="mml-ieqn-23"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-24"><mml:math id="mml-ieqn-24"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> are the material properties (<italic>E</italic>, <italic>G</italic>, <inline-formula id="ieqn-25"><mml:math id="mml-ieqn-25"><mml:mi>&#x03BD;</mml:mi></mml:math></inline-formula>) of ceramic and metal, respectively, while <inline-formula id="ieqn-26"><mml:math id="mml-ieqn-26"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the power index. <inline-formula id="ieqn-27"><mml:math id="mml-ieqn-27"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:math></inline-formula> (<inline-formula id="ieqn-28"><mml:math id="mml-ieqn-28"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x226A;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>) is the porosity volume fraction. The parameter <inline-formula id="ieqn-29"><mml:math id="mml-ieqn-29"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is equal to zero in the case of no porosity, which is called perfect functionally graded materials. In this work, the present structures use one phase of material, i.e., the parent or base material. Thus, formulas for FG-TPMS materials considering porosity are obtained by simplifying the formulas for functionally graded materials considering porosity (<inline-formula id="ieqn-30"><mml:math id="mml-ieqn-30"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula>) as follows: The effective properties of FG-TPMS materials with evenly distributed porosity are as follows:<disp-formula id="eqn-6"><label>(6)</label><mml:math id="mml-eqn-6" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>The effective properties of FG-TPMS materials with unevenly distributed porosity are obtained as follows:<disp-formula id="eqn-7"><label>(7)</label><mml:math id="mml-eqn-7" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Notably, <italic>P</italic> and <inline-formula id="ieqn-31"><mml:math id="mml-ieqn-31"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> are, respectively, the mechanical and effective properties of FG-TPMS materials considering porosity, such as Poisson&#x2019;s ratio <inline-formula id="ieqn-32"><mml:math id="mml-ieqn-32"><mml:mi>&#x03BD;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, shear modulus <italic>G</italic>, and elastic modulus <italic>E</italic> at a material point.</p>
</sec>
<sec id="s2_2">
<label>2.2</label>
<title>Post-Buckling Behavior of FG-TPMS Shells Subjected to Compression</title>
<p>Firstly, a shell shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2a</xref> is studied. An orthogonal curvilinear coordinate system is introduced as follows: The <inline-formula id="ieqn-33"><mml:math id="mml-ieqn-33"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>-axis and <inline-formula id="ieqn-34"><mml:math id="mml-ieqn-34"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula>-axis match the lines of the principal curvatures of the mid-surface, while the <inline-formula id="ieqn-35"><mml:math id="mml-ieqn-35"><mml:mi>z</mml:mi></mml:math></inline-formula>-axis is perpendicular to the mid-surface. Then, physical quantities, such as displacements, stresses, and strains, are expressed based on this orthogonal curvilinear coordinate system. The FSDT displacement field is written as follows [<xref ref-type="bibr" rid="ref-35">35</xref>]:<disp-formula id="eqn-8"><label>(8)</label><mml:math id="mml-eqn-8" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:mtext>or</mml:mtext></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">u</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">u</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">u</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where
<disp-formula id="eqn-9"><label>(9)</label><mml:math id="mml-eqn-9" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">u</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>u</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>v</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>w</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>;</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">u</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">u</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p><inline-formula id="ieqn-36"><mml:math id="mml-ieqn-36"><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-37"><mml:math id="mml-ieqn-37"><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-38"><mml:math id="mml-ieqn-38"><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula> respectively are the tangential and radial displacements of a point on the mid-surface. <inline-formula id="ieqn-39"><mml:math id="mml-ieqn-39"><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-40"><mml:math id="mml-ieqn-40"><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> respectively denote the rotations in the <inline-formula id="ieqn-41"><mml:math id="mml-ieqn-41"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula>-axis and the <inline-formula id="ieqn-42"><mml:math id="mml-ieqn-42"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>-axis. Note that a singly curved shell is obtained if <inline-formula id="ieqn-43"><mml:math id="mml-ieqn-43"><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-44"><mml:math id="mml-ieqn-44"><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. We mainly study singly curved shallow shells subjected to compression in this work, the following assumptions can be accepted as: constant radii of curvatures <inline-formula id="ieqn-45"><mml:math id="mml-ieqn-45"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-46"><mml:math id="mml-ieqn-46"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2248;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>. The detailed formulas for nonlinear engineering strain components based on the von Karman assumption in the orthogonal curvilinear coordinate system can be found in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-36">36</xref>]. The Sanders&#x2019; nonlinear strains are written as [<xref ref-type="bibr" rid="ref-16">16</xref>]
<disp-formula id="eqn-10"><label>(10)</label><mml:math id="mml-eqn-10" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em" /><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em" /><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03BA;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em" /><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>the membrane strain <inline-formula id="ieqn-47"><mml:math id="mml-ieqn-47"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> taking into account the initial deformation <inline-formula id="ieqn-48"><mml:math id="mml-ieqn-48"><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> is expressed as follows:
<disp-formula id="eqn-11"><label>(11)</label><mml:math id="mml-eqn-11" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>the nonlinear and initial strains are re-expressed as follows:<disp-formula id="eqn-12"><label>(12)</label><mml:math id="mml-eqn-12" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>The virtual work equation based on the total Lagrangian approach is expressed as
<disp-formula id="eqn-13"><label>(13)</label><mml:math id="mml-eqn-13" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:munder><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">u</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">f</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p><inline-formula id="ieqn-49"><mml:math id="mml-ieqn-49"><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the initial configuration of the shell, while <inline-formula id="ieqn-50"><mml:math id="mml-ieqn-50"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">f</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:msup><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denotes the external load vector. For the post-buckling analysis, the virtual work equation of the shell subjected to axial compression <inline-formula id="ieqn-51"><mml:math id="mml-ieqn-51"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2</xref> is written as follows:<disp-formula id="eqn-14"><label>(14)</label><mml:math id="mml-eqn-14" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:munder><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:munder><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p><inline-formula id="ieqn-52"><mml:math id="mml-ieqn-52"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula> denotes the load factor, and <inline-formula id="ieqn-53"><mml:math id="mml-ieqn-53"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> represents the resultant stress vector as follows:<disp-formula id="eqn-15"><label>(15)</label><mml:math id="mml-eqn-15" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>which contains the following components
in plane,<disp-formula id="eqn-16"><label>(16)</label><mml:math id="mml-eqn-16" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msup><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:mspace width="1pt" /></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>bending,
<disp-formula id="eqn-17"><label>(17)</label><mml:math id="mml-eqn-17" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msup><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>shear,
<disp-formula id="eqn-18"><label>(18)</label><mml:math id="mml-eqn-18" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:msup><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>The stress resultant vector <inline-formula id="ieqn-54"><mml:math id="mml-ieqn-54"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is expressed in terms of the generalized strain vector <inline-formula id="ieqn-55"><mml:math id="mml-ieqn-55"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and takes into account the initial deformation as follows:<disp-formula id="eqn-19"><label>(19)</label><mml:math id="mml-eqn-19" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">D</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">D</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03BA;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where
<disp-formula id="eqn-20"><label>(20)</label><mml:math id="mml-eqn-20" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:munderover><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>and
<disp-formula id="eqn-21"><label>(21)</label><mml:math id="mml-eqn-21" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>22</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03C5;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>21</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C5;</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03C5;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>44</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>55</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>66</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>the shear correction factor is <inline-formula id="ieqn-56"><mml:math id="mml-ieqn-56"><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:math></inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="ref-16">16</xref>].</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<label>3</label>
<title>Post-Buckling Analysis of FG-TPMS Shells Using NURBS Basis Functions and FSDT</title>
<sec id="s3_1">
<label>3.1</label>
<title>NURBS Basis Functions</title>
<p>The NURBS basis functions are briefly presented in this section. Details and corresponding source codes were presented in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-22">22</xref>]. A knot vector <inline-formula id="ieqn-57"><mml:math id="mml-ieqn-57"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-58"><mml:math id="mml-ieqn-58"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-59"><mml:math id="mml-ieqn-59"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> is first considered. In the case the first and last knots are repeated <inline-formula id="ieqn-60"><mml:math id="mml-ieqn-60"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> times, the vector is considered open. In addition, a B-spline basis function has continuity <inline-formula id="ieqn-61"><mml:math id="mml-ieqn-61"><mml:msup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> inside a knot span and <inline-formula id="ieqn-62"><mml:math id="mml-ieqn-62"><mml:msup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> at each knot. The B-spline basis functions in one-dimensional parametric space <inline-formula id="ieqn-63"><mml:math id="mml-ieqn-63"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be expressed as follows [<xref ref-type="bibr" rid="ref-37">37</xref>]:<disp-formula id="eqn-22"><label>(22)</label><mml:math id="mml-eqn-22" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext>as</mml:mtext></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#xA0;&#xA0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>otherwise</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>The two knot vectors <inline-formula id="ieqn-64"><mml:math id="mml-ieqn-64"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-65"><mml:math id="mml-ieqn-65"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are now considered. B-spline basis functions in the two-dimensional parametric space can be achieved through a tensor product of the basis functions in the dimensions <inline-formula id="ieqn-66"><mml:math id="mml-ieqn-66"><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-67"><mml:math id="mml-ieqn-67"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> as
<disp-formula id="eqn-23"><label>(23)</label><mml:math id="mml-eqn-23" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Taking into account weights <inline-formula id="ieqn-68"><mml:math id="mml-ieqn-68"><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for control points, the non-uniform rational B-spline basic functions (NURBS) are utilized to accurately express complex geometries such as ellipsis, spheres, and circles, etc. Therefore, the NURBS functions are written as follows [<xref ref-type="bibr" rid="ref-21">21</xref>]:<disp-formula id="eqn-24"><label>(24)</label><mml:math id="mml-eqn-24" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>in the case all weights of control points are equal, the NURBS and B-spline functions are equivalent.</p>
</sec>
<sec id="s3_2">
<label>3.2</label>
<title>Formulation Utilizing the NURBS Basis Functions and FSDT</title>
<p>In this paper, NURBS basis functions are utilized to interpolate the geometries and displacement fields <bold>u</bold> of shells as follows:<disp-formula id="eqn-25"><label>(25)</label><mml:math id="mml-eqn-25" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">u</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p><inline-formula id="ieqn-69"><mml:math id="mml-ieqn-69"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> represents the NURBS basis function. <inline-formula id="ieqn-70"><mml:math id="mml-ieqn-70"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the control point coordinate. The vector <inline-formula id="ieqn-71"><mml:math id="mml-ieqn-71"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>contains the degrees of freedom. <inline-formula id="ieqn-72"><mml:math id="mml-ieqn-72"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> includes the coordinates of physical points, while <inline-formula id="ieqn-73"><mml:math id="mml-ieqn-73"><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">u</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:msup></mml:math></inline-formula> denotes the interpolated displacement vector.</p>
<p>By substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-25">Eqs. (25)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">(11)</xref>, the linear, bending, and shear strains can be expressed as follows:<disp-formula id="eqn-26"><label>(26)</label><mml:math id="mml-eqn-26" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where
<disp-formula id="eqn-27"><label>(27)</label><mml:math id="mml-eqn-27" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>By substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-25">Eqs. (25)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">(12)</xref>, the nonlinear and initial strains can be re-written as follows:<disp-formula id="eqn-28"><label>(28)</label><mml:math id="mml-eqn-28" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>The interpolated strains in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-26">Eqs. (26)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-28">(28)</xref> can be substituted into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-19">Eq. (19)</xref>. Then, the variation of the generalized strain <inline-formula id="ieqn-74"><mml:math id="mml-ieqn-74"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be expressed as follows:<disp-formula id="eqn-29"><label>(29)</label><mml:math id="mml-eqn-29" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B5;</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>All the terms in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-25">Eqs. (25)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-29">(29)</xref> are substituted into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-14">Eq. (14)</xref>. By removing the virtual displacement, the nonlinear equations can be achieved.
<disp-formula id="eqn-30"><label>(30)</label><mml:math id="mml-eqn-30" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:munder><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>;</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em" /><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em" /><mml:mn>0</mml:mn><mml:msup><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>The equation system in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-30">(30)</xref> is nonlinear with respect to unknown variables <inline-formula id="ieqn-75"><mml:math id="mml-ieqn-75"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-76"><mml:math id="mml-ieqn-76"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Therefore, the modified Riks method, which includes a series of linear solutions, can be utilized to solve the system. If there is a small change in the external load from <inline-formula id="ieqn-77"><mml:math id="mml-ieqn-77"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to <inline-formula id="ieqn-78"><mml:math id="mml-ieqn-78"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, a new equilibrium configuration around the old one is achieved as
<disp-formula id="eqn-31"><label>(31)</label><mml:math id="mml-eqn-31" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Utilizing the Taylor series expansion for <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-31">Eq. (31)</xref> and only taking into account the first term, the following system of linear incremental equilibrium equations can be achieved:<disp-formula id="eqn-32"><label>(32)</label><mml:math id="mml-eqn-32" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">K</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:munder><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p><inline-formula id="ieqn-79"><mml:math id="mml-ieqn-79"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">K</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> is known as the tangent stiffness matrix estimated at <inline-formula id="ieqn-80"><mml:math id="mml-ieqn-80"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> as:<disp-formula id="eqn-33"><label>(33)</label><mml:math id="mml-eqn-33" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">K</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A8;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Employing the modified Riks method for post-buckling and nonlinear analyses, an iterative process is carried out for all load levels [<xref ref-type="bibr" rid="ref-38">38</xref>]. Accordingly, <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-32">Eqs. (32)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-33">(33)</xref> are re-written in a generalized form with the <inline-formula id="ieqn-81"><mml:math id="mml-ieqn-81"><mml:msup><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> load step and the <inline-formula id="ieqn-82"><mml:math id="mml-ieqn-82"><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> iteration as follows:<disp-formula id="eqn-34"><label>(34)</label><mml:math id="mml-eqn-34" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">K</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mmultiscripts><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext><mml:mi>m</mml:mi><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo>=</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ext</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>int</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where
<disp-formula id="eqn-35"><label>(35)</label><mml:math id="mml-eqn-35" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">K</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">D</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">D</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>the external load vector
<disp-formula id="eqn-36"><label>(36)</label><mml:math id="mml-eqn-36" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mmultiscripts><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ext</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mmultiscripts><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:munder><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em" /><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em" /><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mmultiscripts><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-83"><mml:math id="mml-ieqn-83"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denotes the reference load. The internal load is determined as follows:<disp-formula id="eqn-37"><label>(37)</label><mml:math id="mml-eqn-37" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mmultiscripts><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>int</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext><mml:mi>m</mml:mi><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Replacing <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-19">Eqs. (19)</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-26">(26)</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-28">(28)</xref>, and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-29">(29)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-37">Eq. (37)</xref>, we obtain
<disp-formula id="eqn-38"><label>(38)</label><mml:math id="mml-eqn-38" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mmultiscripts><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>int</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo>=</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mtext mathvariant="bold">K</mml:mtext><mml:mi>m</mml:mi><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mmultiscripts><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext><mml:mi>m</mml:mi><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where
<disp-formula id="eqn-39"><label>(39)</label><mml:math id="mml-eqn-39" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mmultiscripts><mml:mtext mathvariant="bold">K</mml:mtext><mml:mi>m</mml:mi><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">D</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">D</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>The iterative process at each load level is conducted till the convergence criterion for the residual load is matched as follows:<disp-formula id="eqn-40"><label>(40)</label><mml:math id="mml-eqn-40" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo symmetric="true">&#x2016;</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>int</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo symmetric="true">&#x2016;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo symmetric="true">&#x2016;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mmultiscripts><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo symmetric="true">&#x2016;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Notably, incremental solutions can be obtained by solving <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-34">Eq. (34)</xref>. Thereafter, the load factor and displacement vector are determined as follows [<xref ref-type="bibr" rid="ref-38">38</xref>]:<disp-formula id="eqn-41"><label>(41)</label><mml:math id="mml-eqn-41" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mmultiscripts><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mmultiscripts></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mmultiscripts><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mmultiscripts><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext><mml:mi>m</mml:mi><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mmultiscripts></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext><mml:mi>m</mml:mi><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mmultiscripts><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext><mml:mi>m</mml:mi><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mmultiscripts><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext><mml:mi>m</mml:mi><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mmultiscripts><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mmultiscripts><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p><inline-formula id="ieqn-84"><mml:math id="mml-ieqn-84"><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mmultiscripts><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-85"><mml:math id="mml-ieqn-85"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the displacement vectors caused by the residual and reference load vectors, respectively.
<disp-formula id="eqn-42"><label>(42)</label><mml:math id="mml-eqn-42" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mmultiscripts><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">K</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>int</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:none/><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mi>i</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">K</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<label>4</label>
<title>Results and Discussions</title>
<p>Steel-SUS304 was used as the parent (or base) material of FG-TPMS structures for all the problems in this work. Its mechanical characteristics are as follows [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>]: <inline-formula id="ieqn-86"><mml:math id="mml-ieqn-86"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>200</mml:mn><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GPa</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C5;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.3</mml:mn></mml:math></inline-formula>. For all the following FG-TPMS structures, the average relative density <inline-formula id="ieqn-87"><mml:math id="mml-ieqn-87"><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.35</mml:mn></mml:math></inline-formula> was fixed [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>]. The present formulation was verified through several benchmark problems of an isotropic plate considering geometric imperfection, and a perfect panel under axial compression, and perfect FG-TPMS panels under uniform pressure. This is the first study on FG-TPMS panels considering material porosity, so the results of these structures are not available in the literature for reference. Thus, we verified the proposed formulation for FG-TPMS panels without material porosity. Notably, in the present formulation, FG-TPMS panels without material porosity are special cases of that considering material porosity when the porosity volume fraction <inline-formula id="ieqn-88"><mml:math id="mml-ieqn-88"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. All the problems in this work were solved utilizing 14 &#x00D7; 14 cubic NURBS elements. For numerical integration, we used 4 &#x00D7; 4 Gauss points per element. The boundaries of a plate and a shell described in <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Figs. 2</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-5">5</xref> are mathematically expressed as follows</p>
<p><list list-type="bullet">
<list-item>
<p>The fully simply supported boundary for the plate [<xref ref-type="bibr" rid="ref-39">39</xref>]
<disp-formula id="eqn-43"><label>(43)</label><mml:math id="mml-eqn-43" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>at the loaded edges</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>at the unloaded edges</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
</list-item>
<list-item>
<p>The simply supported (S) boundary for the panel [<xref ref-type="bibr" rid="ref-39">39</xref>]
<disp-formula id="eqn-44"><label>(44)</label><mml:math id="mml-eqn-44" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>at</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
</list-item>
<list-item>
<p>The clamped (C) boundary for the panel [<xref ref-type="bibr" rid="ref-39">39</xref>]
<disp-formula id="eqn-45"><label>(45)</label><mml:math id="mml-eqn-45" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>at</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>at</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
</list-item>
</list></p>
<fig id="fig-5">
<label>Figure 5</label>
<caption>
<title>A simply supported isotropic square plate subjected to the axial compression [<xref ref-type="bibr" rid="ref-39">39</xref>].</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_79126-fig-5.tif"/>
</fig>
<p>In this paper, the normalized parameters and geometrical imperfections for plates and panels are mathematically expressed as follows:<list list-type="bullet">
<list-item>
<p>Normalized central deflection [<xref ref-type="bibr" rid="ref-39">39</xref>]
<disp-formula id="eqn-46"><label>(46)</label><mml:math id="mml-eqn-46" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>plates, panels</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
</list-item>
<list-item>
<p>Load parameters [<xref ref-type="bibr" rid="ref-40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-41">41</xref>]
<disp-formula id="eqn-47"><label>(47)</label><mml:math id="mml-eqn-47" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>cr</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>for isotropic plate</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>b</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>for panels</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
</list-item>
<list-item>
<p>The initially geometrical imperfection of plate [<xref ref-type="bibr" rid="ref-40">40</xref>]
<disp-formula id="eqn-48"><label>(48)</label><mml:math id="mml-eqn-48" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
</list-item>
<list-item>
<p>The initially geometrical imperfection of panels [<xref ref-type="bibr" rid="ref-42">42</xref>]
<disp-formula id="eqn-49"><label>(49)</label><mml:math id="mml-eqn-49" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
</list-item>
</list></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-89"><mml:math id="mml-ieqn-89"><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula> denotes the maximum magnitude of the initial deflection due to geometrical imperfection. <italic>R</italic> and <italic>L</italic> respectively are the radius and the length of the panel while <inline-formula id="ieqn-90"><mml:math id="mml-ieqn-90"><mml:mi>a</mml:mi></mml:math></inline-formula> denotes the width of the square plate. <inline-formula id="ieqn-91"><mml:math id="mml-ieqn-91"><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> denotes the compressive load depicted in <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Figs. 2</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-5">5</xref>. In this paper, the geometrical imperfections given in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-48">Eqs. (48)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-49">(49)</xref> were assumed to be initial sinusoidal deformation. In addition, the material imperfections given in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-6">Eqs. (6)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref> were assumed to be evenly or unevenly distributed pores. These assumptions are simplifications of geometrical and material imperfections. As a matter of fact, FG-TPMS structures are usually manufactured by 3D printing technology. The material and geometrical imperfections can be caused by the manufacturing process. Thus, uncertainties in material and geometry need to be considered in future works.</p>
<sec id="s4_1">
<label>4.1</label>
<title>Verification</title>
<sec id="s4_1_1">
<label>4.1.1</label>
<title>Plate with Geometric Imperfection</title>
<p>The square plates are particular circumstances of singly curved shells if <inline-formula id="ieqn-92"><mml:math id="mml-ieqn-92"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. We first consider a simply supported square plate with <inline-formula id="ieqn-93"><mml:math id="mml-ieqn-93"><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>120</mml:mn></mml:math></inline-formula> and subjected to the compression depicted in <xref ref-type="fig" rid="fig-5">Fig. 5</xref>. The mechanical characteristics of material are as follows: Poisson&#x2019;s ratio <inline-formula id="ieqn-94"><mml:math id="mml-ieqn-94"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.3</mml:mn></mml:math></inline-formula> and Young&#x2019;s modulus <inline-formula id="ieqn-95"><mml:math id="mml-ieqn-95"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>300</mml:mn></mml:math></inline-formula> GPa. The initial deflection due to geometrical imperfection is determined by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-48">Eq. (48)</xref>, where the maximum magnitude is <inline-formula id="ieqn-96"><mml:math id="mml-ieqn-96"><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The normalized central deflection <inline-formula id="ieqn-97"><mml:math id="mml-ieqn-97"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is determined by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-46">Eq. (46)</xref> and the load parameter <inline-formula id="ieqn-98"><mml:math id="mml-ieqn-98"><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>cr</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is defined by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-47">Eq. (47)</xref>. The obtained result using the proposed formulation is presented in <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Fig. 6</xref> in the comparison with the analytical solution of Yamaki [<xref ref-type="bibr" rid="ref-40">40</xref>]. In [<xref ref-type="bibr" rid="ref-40">40</xref>], post-buckling analysis of functionally graded material sandwich plates subjected to in-plane mechanical compression was performed using a mesh-free method and a higher-order shear deformation plate theory. Then, the formulation was used to analyze an isotropic plate considering the geometric imperfection, as mentioned above. Note that the formulation in this paper was established to analyze the post-buckling behavior of FG-TPMS shells with geometric imperfection and porosity under axial compression using FSDT and IGA. Interestingly, both approaches (in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-40">40</xref>] and in this paper) produced accurate results compared with the analytical solution of Yamaki. The present formulation for isotropic plates considering geometric imperfections is verified.</p>
<fig id="fig-6">
<label>Figure 6</label>
<caption>
<title>Normalized central deflection and load parameter of the plate.</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_79126-fig-6.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s4_1_2">
<label>4.1.2</label>
<title>Isotropic Perfect Panel</title>
<p>The clamped-simply-clamped-simply cylindrical shell (CCSS) subjected to compression described in <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7</xref> is next considered. The material properties are as follows [<xref ref-type="bibr" rid="ref-41">41</xref>]: Poisson&#x2019;s ratio <inline-formula id="ieqn-99"><mml:math id="mml-ieqn-99"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.33</mml:mn></mml:math></inline-formula> and Young&#x2019;s modulus <inline-formula id="ieqn-100"><mml:math id="mml-ieqn-100"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn></mml:math></inline-formula> Msi. The geometric properties are as follows: length <inline-formula id="ieqn-101"><mml:math id="mml-ieqn-101"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>14.75</mml:mn></mml:math></inline-formula> in., radius <inline-formula id="ieqn-102"><mml:math id="mml-ieqn-102"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>60</mml:mn></mml:math></inline-formula> in., thickness <inline-formula id="ieqn-103"><mml:math id="mml-ieqn-103"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.13</mml:mn></mml:math></inline-formula> in., and <inline-formula id="ieqn-104"><mml:math id="mml-ieqn-104"><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>14.5</mml:mn></mml:math></inline-formula> in. As a result, the response of the panel is obtained in <xref ref-type="fig" rid="fig-8">Fig. 8</xref>, where the compression <inline-formula id="ieqn-105"><mml:math id="mml-ieqn-105"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub><mml:mi>b</mml:mi></mml:math></inline-formula>. The present solution is compared with that obtained using the mesh-free kp-Ritz method (MKR) and FSDT [<xref ref-type="bibr" rid="ref-41">41</xref>]. The limit points are successfully detected on the equilibrium path. The two solutions well agree when the radial displacement is smaller than 0.3 in. In the case the radial displacement is greater than 0.3 in., two solutions do not well agree. This discrepancy can be explained as follows: For a relatively large number of load steps, the accumulated geometrical description error of IGA is eliminated by utilizing NURBS but that of MKR method becomes significant. Again, the present formulation for isotropic perfect panels under compression is confirmed.</p>
<fig id="fig-7">
<label>Figure 7</label>
<caption>
<title>A clamped-simply-clamped-simply (CCSS) supported panel subjected to the axial compression [<xref ref-type="bibr" rid="ref-39">39</xref>].</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_79126-fig-7.tif"/>
</fig><fig id="fig-8">
<label>Figure 8</label>
<caption>
<title>The central deflection and compression load of the CCSS isotropic panel.</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_79126-fig-8.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s4_1_3">
<label>4.1.3</label>
<title>FG-TPMS Perfect Panels</title>
<p>The present formulation for simulating FG-TPMS materials is verified in this section. However, the results of FG-TPMS shells subjected to compression are not available in the literature. Thus, we verify the proposed formulation for the linear analysis of FG-TPMS panels under uniform pressure. An FG-TPMS panel under uniform pressure <inline-formula id="ieqn-106"><mml:math id="mml-ieqn-106"><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.2</mml:mn></mml:math></inline-formula> MPa is now considered. The panel is fully clamped, and its geometry is described as following: <inline-formula id="ieqn-107"><mml:math id="mml-ieqn-107"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.002</mml:mn></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-108"><mml:math id="mml-ieqn-108"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:math></inline-formula> rad., <inline-formula id="ieqn-109"><mml:math id="mml-ieqn-109"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> m, and <inline-formula id="ieqn-110"><mml:math id="mml-ieqn-110"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:math></inline-formula>. <xref ref-type="table" rid="table-2">Table 2</xref> shows the obtained results using the present formulation in the comparison with that using linear static analysis based on FSDT and IGA [<xref ref-type="bibr" rid="ref-11">11</xref>]. An excellent agreement is found. It is concluded that the present formulation possesses high accuracy in predicting the nonlinear responses of isotropic plates considering geometric imperfection, isotropic perfect panels under axial compression, and in modeling FG-TPMS materials.</p>
<table-wrap id="table-2">
<label>Table 2</label>
<caption>
<title>The central deflections <inline-formula id="ieqn-111"><mml:math id="mml-ieqn-111"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:math></inline-formula> of FG-TPMS panels under uniform pressure, <inline-formula id="ieqn-112"><mml:math id="mml-ieqn-112"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> m, <inline-formula id="ieqn-113"><mml:math id="mml-ieqn-113"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.002</mml:mn></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-114"><mml:math id="mml-ieqn-114"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
<col align="center"/> </colgroup>
<thead>
<tr>
<th align="center" rowspan="2">Boundary</th>
<th align="center" rowspan="2">Types</th>
<th align="center" rowspan="2">Methods</th>
<th align="center" colspan="6">Porosity Distribution Patterns</th>
</tr>
<tr>
<th>A1</th>
<th>A2</th>
<th>A3</th>
<th>B1</th>
<th>B2</th>
<th>B3</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="center" rowspan="2">CCCC</td>
<td align="center" rowspan="2">IWP</td>
<td>[<xref ref-type="bibr" rid="ref-11">11</xref>]</td>
<td>0.4740</td>
<td>0.4296</td>
<td>0.3638</td>
<td>0.3472</td>
<td>0.2505</td>
<td>0.2475</td>
</tr>
<tr>
<td>Present</td>
<td>0.4740</td>
<td>0.4296</td>
<td>0.3638</td>
<td>0.3472</td>
<td>0.2505</td>
<td>0.2475</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
</sec>
<sec id="s4_2">
<label>4.2</label>
<title>Parametric Study</title>
<p>The CCSS FG-TPMS panel depicted in <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7</xref> is continued investigating in this section. The compressive load is applied with the load step <inline-formula id="ieqn-115"><mml:math id="mml-ieqn-115"><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> kN/m. The panel geometry is provided as <inline-formula id="ieqn-116"><mml:math id="mml-ieqn-116"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2540</mml:mn></mml:math></inline-formula> mm, <inline-formula id="ieqn-117"><mml:math id="mml-ieqn-117"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>6.35</mml:mn></mml:math></inline-formula> mm, and <inline-formula id="ieqn-118"><mml:math id="mml-ieqn-118"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>508</mml:mn></mml:math></inline-formula> mm. For panels, the geometrical imperfection is determined by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-49">Eq. (49)</xref> [<xref ref-type="bibr" rid="ref-42">42</xref>], and the load parameter <inline-formula id="ieqn-119"><mml:math id="mml-ieqn-119"><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> is determined by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-47">Eq. (47)</xref> [<xref ref-type="bibr" rid="ref-41">41</xref>].</p>
<sec id="s4_2_1">
<label>4.2.1</label>
<title>FG-TPMS Perfect Panels without Geometric Imperfection and Porosity</title>
<p>FG-TPMS perfect panels without geometric imperfection and porosity under axial compression are studied in this section. <xref ref-type="fig" rid="fig-9">Fig. 9</xref> shows the load-deflection curves of panels with six density distribution patterns. As seen, the panels using patterns B (including B1, B2, and B3) have higher post-buckling strengths than those using patterns A (including A1, A2, and A3). We can conclude that the panels with patterns B have higher bending and membrane stiffness than those using patterns A. Hence, we recommend to utilize FG-TPMS panels with patterns B, which possess two advantages as depicted in <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4b</xref>, as follows: 1) Density is rich at both top and bottom surfaces; 2) Symmetrical density distributions with respect to the mid-plane. As seen in <xref ref-type="fig" rid="fig-9">Fig. 9</xref>, the panel with pattern B3 produces the highest post-buckling strength and the highest bending and membrane stiffness compared with the panels utilizing the remaining patterns A1, A2, A3, B1, and B2. <xref ref-type="fig" rid="fig-10">Fig. 10</xref> shows the load-deflection curves of panels with various curvatures <inline-formula id="ieqn-120"><mml:math id="mml-ieqn-120"><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:math></inline-formula>. As seen the higher the curvature of the FG-TPMS panel, the higher the post-buckling strength.</p>
<fig id="fig-9">
<label>Figure 9</label>
<caption>
<title>Load-deflection paths of CCSS FG-TPMS perfect panels subjected to compression, <inline-formula id="ieqn-121"><mml:math id="mml-ieqn-121"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2540</mml:mn></mml:math></inline-formula> mm, <inline-formula id="ieqn-122"><mml:math id="mml-ieqn-122"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>508</mml:mn></mml:math></inline-formula> mm, <italic>B</italic> &#x003D; <italic>L</italic>, <inline-formula id="ieqn-123"><mml:math id="mml-ieqn-123"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>6.35</mml:mn></mml:math></inline-formula> mm, <inline-formula id="ieqn-124"><mml:math id="mml-ieqn-124"><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-125"><mml:math id="mml-ieqn-125"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_79126-fig-9.tif"/>
</fig><fig id="fig-10">
<label>Figure 10</label>
<caption>
<title>Load-deflection paths of CCSS FG-TPMS perfect panels subjected to compression, pattern B3, <inline-formula id="ieqn-126"><mml:math id="mml-ieqn-126"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>508</mml:mn></mml:math></inline-formula> mm (fixed), <italic>B</italic> &#x003D; <italic>L</italic>, <inline-formula id="ieqn-127"><mml:math id="mml-ieqn-127"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>6.35</mml:mn></mml:math></inline-formula> mm, <inline-formula id="ieqn-128"><mml:math id="mml-ieqn-128"><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-129"><mml:math id="mml-ieqn-129"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, various curvatures <inline-formula id="ieqn-130"><mml:math id="mml-ieqn-130"><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_79126-fig-10.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s4_2_2">
<label>4.2.2</label>
<title>FG-TPMS Panels with Geometric Imperfection but without Porosity</title>
<p>FG-TPMS panels with geometric imperfection and without porosity (<inline-formula id="ieqn-131"><mml:math id="mml-ieqn-131"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>) under axial compression are studied in this section. <xref ref-type="fig" rid="fig-11">Figs. 11</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-12">12</xref> show the load-deflection curves of panels with various geometric imperfections for six density distribution patterns. As seen, the panels with patterns B2 and B3 have the highest post-buckling strengths. This is because of the advantages of FG-TPMS panels with patterns B, as explained in <xref ref-type="sec" rid="s4_2_1">Section 4.2.1</xref>. All panels have similar critical buckling loads for an arbitrary density distribution pattern. After the load-deflection curve passes the second limit point, the larger the geometric imperfection, the lower the post-buckling strength.</p>
<fig id="fig-11">
<label>Figure 11</label>
<caption>
<title>Load-deflection paths of CCSS FG-TPMS panels subjected to compression, patterns A1, A2, A3, <inline-formula id="ieqn-134"><mml:math id="mml-ieqn-134"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, various geometric imperfections.</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_79126-fig-11.tif"/>
</fig><fig id="fig-12">
<label>Figure 12</label>
<caption>
<title>Load-deflection paths of CCSS FG-TPMS panels subjected to compression, patterns B1, B2, B3, <inline-formula id="ieqn-135"><mml:math id="mml-ieqn-135"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, various geometric imperfections.</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_79126-fig-12.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s4_2_3">
<label>4.2.3</label>
<title>FG-TPMS Panels without Geometric Imperfection but with Porosity</title>
<p>FG-TPMS panels without geometric imperfection (<inline-formula id="ieqn-132"><mml:math id="mml-ieqn-132"><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>) and with porosity under axial compression are studied in this section. <xref ref-type="fig" rid="fig-13">Figs. 13</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-14">14</xref> show the load-deflection curves of panels with various porosity volume fractions for even porosity distribution. In the meanwhile, <xref ref-type="fig" rid="fig-15">Figs. 15</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-16">16</xref> show the load-deflection curves of panels with various porosity volume fractions for uneven porosity distribution. Clearly, the porosity volume fraction significantly affects the post-buckling strength of the FG-TPMS cylindrical shell. The higher the porosity volume fraction, the lower the post-buckling strength of FG-TPMS panel. We can conclude that porosity significantly reduces nonlinear strength of FG-TPMS cylindrical shells. Interestingly, the effect of the porosity volume fraction on post-buckling strength of the FG-TPMS panel with even porosity distribution is more significant than that of the panel with uneven porosity distribution. Especially in the case of uneven porosity distribution, the mentioned effect with respect to panels using patterns A is more significant than panels using patterns B. This is because of the advantages of FG-TPMS panels with patterns B as explained in <xref ref-type="sec" rid="s4_2_1">Section 4.2.1</xref>. These advantages results in the panels with patterns B having higher bending and membrane stiffness than the panels utilizing patterns A. Hence, the effect of porosity volume fraction on the post-buckling strength of the FG-TPMS panel with patterns B is smaller than that with patterns A. <xref ref-type="fig" rid="fig-17">Fig. 17</xref> shows the load-deflection curves of panels with various porosity distributions and volume fractions. Clearly, effect of porosity distribution on post-buckling strength of FG-TPMS panel is significant. In the case of uneven porosity distribution, pores are concentrated near the neutral axis, where its contribution to bending stiffness is minimal. As a result for the same porosity volume fraction <inline-formula id="ieqn-133"><mml:math id="mml-ieqn-133"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, the panel with uneven porosity distribution has a higher post-buckling strength than the panel with even porosity distribution. It is recommended to use FG-TPMS panels with uneven porosity distribution in analysis and design.</p>
<fig id="fig-13">
<label>Figure 13</label>
<caption>
<title>Load-deflection paths of CCSS FG-TPMS panels subjected to compression, patterns A1, A2, A3, <inline-formula id="ieqn-136"><mml:math id="mml-ieqn-136"><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, various porosity volume fractions, and even porosity distribution.</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_79126-fig-13.tif"/>
</fig><fig id="fig-14">
<label>Figure 14</label>
<caption>
<title>Load-deflection paths of CCSS FG-TPMS panels subjected to compression, patterns B1, B2, B3, <inline-formula id="ieqn-137"><mml:math id="mml-ieqn-137"><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, various porosity volume fractions, and even porosity distribution.</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_79126-fig-14.tif"/>
</fig><fig id="fig-15">
<label>Figure 15</label>
<caption>
<title>Load-deflection paths of CCSS FG-TPMS panels subjected to compression, patterns A1, A2, A3, <inline-formula id="ieqn-138"><mml:math id="mml-ieqn-138"><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, various porosity volume fractions, and uneven porosity distribution.</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_79126-fig-15.tif"/>
</fig><fig id="fig-16">
<label>Figure 16</label>
<caption>
<title>Load-deflection paths of CCSS FG-TPMS panels subjected to compression, patterns B1, B2, B3, <inline-formula id="ieqn-139"><mml:math id="mml-ieqn-139"><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, various porosity volume fractions, and uneven porosity distribution.</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_79126-fig-16.tif"/>
</fig><fig id="fig-17">
<label>Figure 17</label>
<caption>
<title>Load-deflection paths of CCSS FG-TPMS panels subjected to compression, pattern B3, <inline-formula id="ieqn-140"><mml:math id="mml-ieqn-140"><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, various porosity distributions and volume fractions.</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_79126-fig-17.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s4_2_4">
<label>4.2.4</label>
<title>FG-TPMS Panels with Geometric Imperfection and Porosity</title>
<p>In the last section, FG-TPMS panels with both geometric imperfection and porosity under axial compression are examined. Without loss of generality, we consider FG-TPMS panels with pattern B3. <xref ref-type="fig" rid="fig-18">Fig. 18</xref> shows the load-deflection curves of panels with various geometric imperfections and porosity volume fractions. As seen, the greater the geometric and material imperfections, the lower the post-buckling strength of FG-TPMS panel. If we simultaneously increase the geometric imperfection and porosity volume fraction, the post-buckling strength of the panel significantly decreases. Again, the simultaneous effect of porosity volume fraction and geometric imperfection on the post-buckling strength of the FG-TPMS panel with even porosity distribution is more significant than that of the panel with uneven porosity distribution. Finally, <xref ref-type="fig" rid="fig-19">Fig. 19</xref> shows the load-deflection curves of panels with various porosity distributions. Again, it is seen that the effect of porosity distribution on the post-buckling strength of FG-TPMS panel is significant. In addition, <xref ref-type="fig" rid="fig-20">Fig. 20</xref> shows the panel deformation during the buckling process.</p>
<fig id="fig-18">
<label>Figure 18</label>
<caption>
<title>Load-deflection paths of CCSS FG-TPMS panels subjected to compression, pattern B3, various geometric imperfections and porosity volume fractions.</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_79126-fig-18.tif"/>
</fig><fig id="fig-19">
<label>Figure 19</label>
<caption>
<title>Load-deflection paths of CCSS FG-TPMS panels subjected to compression, pattern B3, various porosity distributions, geometric imperfections, and porosity volume fractions.</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_79126-fig-19.tif"/>
</fig><fig id="fig-20">
<label>Figure 20</label>
<caption>
<title>Structural deformation during the buckling process.</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_79126-fig-20.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
</sec>
<sec id="s5">
<label>5</label>
<title>Conclusions</title>
<p>An investigation into the post-buckling behavior of FG-TPMS shells under axial compression was conducted for the first time in this paper. The proposed formulation considers geometric imperfections and porosity inside the panels. Two types of porosity distributions were considered: even and uneven. The post-buckling behavior of FG-TPMS shells was investigated considering six density distribution patterns along the thickness. The mechanical properties of the FG-TPMS materials were determined via a fitting technique. The present formulation was established by using IGA and FSDT. The NURBS basis functions were used to simulate exact geometries and approximate displacements. The non-linearity of shells was determined using the von Karman assumption and the total Lagrangian approach. Then, a modified Riks method was used to iteratively solve the discrete nonlinear equation system. The present results well agreed with those available in the literature. From the parametric study, the notable conclusions are drawn as follows:</p>
<p>1) For FG-TPMS perfect panels without geometric imperfection and porosity under axial compression:<list list-type="bullet">
<list-item>
<p>The panels using patterns B (including B1, B2, and B3) have higher post-buckling strengths than those utilizing patterns A (including A1, A2, and A3). We can conclude that the panels with patterns B have higher bending and membrane stiffness than those utilizing patterns A. The panel with pattern B3 produces the highest post-buckling strength and the highest bending and membrane stiffness compared with the panels utilizing the remaining patterns A1, A2, A3, B1, and B2.</p></list-item>
<list-item>
<p>The higher the curvature (<inline-formula id="ieqn-141"><mml:math id="mml-ieqn-141"><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:math></inline-formula>) of FG-TPMS panel, the higher the post-buckling strength.</p></list-item>
</list></p>
<p>2) For FG-TPMS panels with geometric imperfection but without porosity under axial compression:<list list-type="bullet">
<list-item>
<p>All panels have similar critical buckling loads for an arbitrary density distribution pattern. After the load-deflection curve passes the second limit point the larger the geometric imperfection, the lower the post-buckling strength.</p></list-item>
</list></p>
<p>3) For FG-TPMS panels without geometric imperfection but with porosity under axial compression:<list list-type="bullet">
<list-item>
<p>The porosity volume fraction significantly affects the post-buckling strength of FG-TPMS panel. The higher the porosity volume fraction, the lower the post-buckling strength of the FG-TPMS panel. We conclude that porosity significantly reduces the nonlinear strength of the FG-TPMS panels.</p></list-item>
<list-item>
<p>The effect of the porosity volume fraction on the post-buckling strength of the FG-TPMS panel with even porosity distribution is more significant than that of the panel with uneven porosity distribution. In the case of uneven porosity distribution, the mentioned effect with respect to panels using patterns A is more significant than panels using patterns B.</p></list-item>
</list></p>
<p>4) For FG-TPMS panels with both geometric imperfection and porosity under axial compression:<list list-type="bullet">
<list-item>
<p>The greater the geometric and material imperfections, the lower the post-buckling strength of the FG-TPMS panel. If we simultaneously increase the geometric imperfection and porosity volume fraction, the post-buckling strength of the panel significantly decreases.</p></list-item>
<list-item>
<p>The simultaneous effect of porosity volume fraction and geometric imperfection on the post-buckling strength of the FG-TPMS panel with even porosity distribution is more significant than that of the panel with uneven porosity distribution.</p></list-item>
</list></p>
<p>5) The effect of porosity distribution on the post-buckling strength of the FG-TPMS panel is significant. For the same porosity volume fraction <inline-formula id="ieqn-142"><mml:math id="mml-ieqn-142"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, the panel with uneven porosity distribution has a higher post-buckling strength than the panel with even porosity distribution. It is recommended to use FG-TPMS panels with uneven porosity distribution in analysis and design.</p>
<p>Although the proposed approach and structure possess some advantages, there are several limitations which should be overcome as follows: 1) The proposed approach can be applied to singly or doubly curved shells and plates. It should be improved for analyses of shells with arbitrary geometries; 2) There is no experimental validation.</p>
</sec>
</body>
<back>
<ack>
<p>None.</p>
</ack>
<sec>
<title>Funding Statement</title>
<p>The authors received no specific funding for this study.</p>
</sec>
<sec>
<title>Author Contributions</title>
<p>Study conception and design: Tan N. Nguyen, Aman Garg; Literature review and data collection: Tan Khoa Nguyen, Aman Garg; Analysis and interpretation of literature: Tan N. Nguyen, Canh V. Le, Mohamed-Ouejdi Belarbi; Visualization and graphical representation: Tan Khoa Nguyen, Canh V. Le; Draft manuscript preparation: Tan N. Nguyen, Mohamed-Ouejdi Belarbi; Critical revision of the manuscript: Tan N. Nguyen, Aman Garg, Tan Khoa Nguyen. All authors reviewed and approved the final version of the manuscript.</p>
</sec>
<sec sec-type="data-availability">
<title>Availability of Data and Materials</title>
<p>Data will be made available on request.</p>
</sec>
<sec>
<title>Ethics Approval</title>
<p>No applicable.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement">
<title>Conflicts of Interest</title>
<p>The authors declare no conflicts of interest.</p>
</sec>
<ref-list content-type="authoryear">
<title>References</title>
<ref id="ref-1"><label>[1]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Sun</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>QM</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Dynamic compressive behaviour of cellular materials: a review of phenomenon, mechanism and modelling</article-title>. <source>Int J Impact Eng</source>. <year>2018</year>;<volume>112</volume>:<fpage>74</fpage>&#x2013;<lpage>115</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-2"><label>[2]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zheng</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yu</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>J</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Dynamic crushing of 2D cellular structures: a finite element study</article-title>. <source>Fifth Intl Symp Impact Eng</source>. <year>2005</year>;<volume>32</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>650</fpage>&#x2013;<lpage>64</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijimpeng.2005.05.007</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-3"><label>[3]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Al-Ketan</surname> <given-names>O</given-names></string-name>, <string-name><surname>Abu Al-Rub</surname> <given-names>RK</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Multifunctional mechanical metamaterials based on triply periodic minimal surface lattices</article-title>. <source>Adv Eng Mater</source>. <year>2019</year>;<volume>21</volume>(<issue>10</issue>):<fpage>1900524</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1002/adem.201900524</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-4"><label>[4]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Krishnan</surname> <given-names>K</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname> <given-names>DW</given-names></string-name>, <string-name><surname>Al Teneji</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Abu Al-Rub</surname> <given-names>RK</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Effective stiffness, strength, buckling and anisotropy of foams based on nine unique triple periodic minimal surfaces</article-title>. <source>Int J Solids Struct</source>. <year>2022</year>;<volume>238</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>111418</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijsolstr.2021.111418</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-5"><label>[5]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Abueidda</surname> <given-names>DW</given-names></string-name>, <string-name><surname>Abu Al-Rub</surname> <given-names>RK</given-names></string-name>, <string-name><surname>Dalaq</surname> <given-names>AS</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname> <given-names>DW</given-names></string-name>, <string-name><surname>Khan</surname> <given-names>KA</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jasiuk</surname> <given-names>I</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Effective conductivities and elastic moduli of novel foams with triply periodic minimal surfaces</article-title>. <source>Mech Mater</source>. <year>2016</year>;<volume>95</volume>(<issue>1838</issue>):<fpage>102</fpage>&#x2013;<lpage>15</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.mechmat.2016.01.004</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-6"><label>[6]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Gado</surname> <given-names>MG</given-names></string-name>, <string-name><surname>Al-Ketan</surname> <given-names>O</given-names></string-name>, <string-name><surname>Aziz</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Al-Rub</surname> <given-names>RA</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ookawara</surname> <given-names>S</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Triply periodic minimal surface structures: design, fabrication, 3D printing techniques, state-of-the-art studies, and prospective thermal applications for efficient energy utilization</article-title>. <source>Energy Technol</source>. <year>2024</year>;<volume>12</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>2301287</fpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-7"><label>[7]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Feng</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Fu</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yao</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>He</surname> <given-names>Y</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Triply periodic minimal surface (TPMS) porous structures: from multi-scale design, precise additive manufacturing to multidisciplinary applications</article-title>. <source>Intl J Extreme Manuf</source>. <year>2022</year>;<volume>4</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>022001</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1088/2631-7990/ac5be6</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-8"><label>[8]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Nguyen-Xuan</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tran</surname> <given-names>KQ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Thai</surname> <given-names>CH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname> <given-names>J</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Modelling of functionally graded triply periodic minimal surface FG-TPMS plates</article-title>. <source>Compos Struct</source>. <year>2023</year>;<volume>315</volume>(<issue>10</issue>):<fpage>116981</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compstruct.2023.116981</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-9"><label>[9]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Thai</surname> <given-names>CH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hung</surname> <given-names>P</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nguyen-Xuan</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Phung-Van</surname> <given-names>P</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A meshfree method for functionally graded triply periodic minimal surface plates</article-title>. <source>Compos Struct</source>. <year>2024</year>;<volume>332</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>117913</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compstruct.2024.117913</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-10"><label>[10]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Tran</surname> <given-names>KQ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hoang</surname> <given-names>TD</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nguyen-Xuan</surname> <given-names>H</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Three novel computational modeling frameworks of 3D-printed graphene platelets reinforced functionally graded triply periodic minimal surface (GPLR-FG-TPMS) plates</article-title>. <source>Appl Math Model</source>. <year>2024</year>;<volume>126</volume>:<fpage>667</fpage>&#x2013;<lpage>97</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.apm.2023.10.043</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-11"><label>[11]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Nguyen</surname> <given-names>TN</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wattanasakulpong</surname> <given-names>N</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nguyen</surname> <given-names>NP</given-names></string-name>, <string-name><surname>Fakharian</surname> <given-names>P</given-names></string-name>, <string-name><surname>Eiadtrong</surname> <given-names>S</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Isogeometric analysis of functionally graded triply periodic minimal surface shells</article-title>. <source>Mech Adv Mater Struct</source>. <year>2025</year>;<volume>32</volume>(<issue>21</issue>):<fpage>5447</fpage>&#x2013;<lpage>60</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1080/15376494.2024.2423278</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-12"><label>[12]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wang</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Song</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yang</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhu</surname> <given-names>W</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kitipornchai</surname> <given-names>S</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Free vibration of functionally graded TPMS porous quadrilateral plates reinforced with graphene nanoplatelets</article-title>. <source>Thin-Walled Struct</source>. <year>2025</year>;<volume>215</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>113440</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.tws.2025.113440</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-13"><label>[13]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Abdoli</surname> <given-names>E</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zarastvand</surname> <given-names>MR</given-names></string-name>, <string-name><surname>Talebitooti</surname> <given-names>R</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Wave propagation numerical simulation approach based on a novel TPMS-based lattice metamaterial for improved vibration transmission of doubly curved sandwich systems</article-title>. <source>Eng Comput</source>. <year>2025</year>;<volume>41</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>3737</fpage>&#x2013;<lpage>54</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00366-025-02181-5</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-14"><label>[14]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zarastvand</surname> <given-names>MR</given-names></string-name>, <string-name><surname>Abdoli</surname> <given-names>E</given-names></string-name>, <string-name><surname>Talebitooti</surname> <given-names>R</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A lattice metamaterial-based sandwich cylindrical system for numerical simulation approach of vibroacoustic transmission considering triply periodic minimal surface</article-title>. <source>Appl Math Mech</source>. <year>2025</year>;<volume>46</volume>(<issue>11</issue>):<fpage>2035</fpage>&#x2013;<lpage>54</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10483-025-3314-9</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-15"><label>[15]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Thai</surname> <given-names>HT</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kim</surname> <given-names>SE</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A review of theories for the modeling and analysis of functionally graded plates and shells</article-title>. <source>Compos Struct</source>. <year>2015</year>;<volume>128</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>70</fpage>&#x2013;<lpage>86</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compstruct.2015.03.010</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-16"><label>[16]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Reddy</surname> <given-names>JN</given-names></string-name></person-group>. <source>Mechanics of laminated composite plates and shells: theory and analysis</source>. <edition>2nd</edition> ed. <publisher-loc>Boca Raton, FL, USA</publisher-loc>: <publisher-name>CRC Press</publisher-name>; <year>2003</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-17"><label>[17]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Duc</surname> <given-names>ND</given-names></string-name>, <string-name><surname>Khoa</surname> <given-names>ND</given-names></string-name>, <string-name><surname>Thiem</surname> <given-names>HT</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Nonlinear thermo-mechanical response of eccentrically stiffened Sigmoid FGM circular cylindrical shells subjected to compressive and uniform radial loads using the Reddy&#x2019;s third-order shear deformation shell theory</article-title>. <source>Mech Adv Mater Struct</source>. <year>2018</year>;<volume>25</volume>(<issue>13</issue>):<fpage>1156</fpage>&#x2013;<lpage>67</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1080/15376494.2017.1341581</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-18"><label>[18]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Mantari</surname> <given-names>JL</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Refined and generalized hybrid type quasi-3D shear deformation theory for the bending analysis of functionally graded shells</article-title>. <source>Comp B Eng</source>. <year>2015</year>;<volume>83</volume>(<issue>7</issue>):<fpage>142</fpage>&#x2013;<lpage>52</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compositesb.2015.08.048</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-19"><label>[19]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Mantari</surname> <given-names>JL</given-names></string-name>, <string-name><surname>Guedes Soares</surname> <given-names>C</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Analysis of isotropic and multilayered plates and shells by using a generalized higher-order shear deformation theory</article-title>. <source>Compos Struct</source>. <year>2012</year>;<volume>94</volume>(<issue>8</issue>):<fpage>2640</fpage>&#x2013;<lpage>56</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compstruct.2012.03.018</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-20"><label>[20]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Viola</surname> <given-names>E</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tornabene</surname> <given-names>F</given-names></string-name>, <string-name><surname>Fantuzzi</surname> <given-names>N</given-names></string-name></person-group>. <article-title>General higher-order shear deformation theories for the free vibration analysis of completely doubly-curved laminated shells and panels</article-title>. <source>Compos Struct</source>. <year>2013</year>;<volume>95</volume>:<fpage>639</fpage>&#x2013;<lpage>66</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compstruct.2012.08.005</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-21"><label>[21]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Hughes</surname> <given-names>TJR</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cottrell</surname> <given-names>JA</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bazilevs</surname> <given-names>Y</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Isogeometric analysis: CAD, finite elements, NURBS, exact geometry and mesh refinement</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source>. <year>2005</year>;<volume>194</volume>(<issue>39</issue>):<fpage>4135</fpage>&#x2013;<lpage>95</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-22"><label>[22]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Nguyen</surname> <given-names>VP</given-names></string-name>, <string-name><surname>Anitescu</surname> <given-names>C</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bordas</surname> <given-names>SPA</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rabczuk</surname> <given-names>T</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Isogeometric analysis: an overview and computer implementation aspects</article-title>. <source>Math Comput Simul</source>. <year>2015</year>;<volume>117</volume>:<fpage>89</fpage>&#x2013;<lpage>116</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-23"><label>[23]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Nguyen</surname> <given-names>TN</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hien</surname> <given-names>TD</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nguyen-Thoi</surname> <given-names>T</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname> <given-names>J</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A unified adaptive approach for membrane structures: form finding and large deflection isogeometric analysis</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source>. <year>2020</year>;<volume>369</volume>:<fpage>113239</fpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-24"><label>[24]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kiendl</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bletzinger</surname> <given-names>KU</given-names></string-name>, <string-name><surname>Linhard</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>W&#x00FC;chner</surname> <given-names>R</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Isogeometric shell analysis with Kirchhoff-Love elements</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source>. <year>2009</year>;<volume>198</volume>(<issue>49</issue>):<fpage>3902</fpage>&#x2013;<lpage>14</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2009.08.013</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-25"><label>[25]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Guo</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ruess</surname> <given-names>M</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Nitsche&#x2019;s method for a coupling of isogeometric thin shells and blended shell structures</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source>. <year>2015</year>;<volume>284</volume>(<issue>5&#x2013;8</issue>):<fpage>881</fpage>&#x2013;<lpage>905</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2014.11.014</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-26"><label>[26]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kiendl</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bazilevs</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hsu</surname> <given-names>MC</given-names></string-name>, <string-name><surname>W&#x00FC;chner</surname> <given-names>R</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bletzinger</surname> <given-names>KU</given-names></string-name></person-group>. <article-title>The bending strip method for isogeometric analysis of Kirchhoff-Love shell structures comprised of multiple patches</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source>. <year>2010</year>;<volume>199</volume>(<issue>37</issue>):<fpage>2403</fpage>&#x2013;<lpage>16</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2010.03.029</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-27"><label>[27]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Benson</surname> <given-names>DJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bazilevs</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hsu</surname> <given-names>MC</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hughes</surname> <given-names>TJR</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Isogeometric shell analysis: the Reissner-Mindlin shell</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source>. <year>2010</year>;<volume>199</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>276</fpage>&#x2013;<lpage>89</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2009.05.011</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-28"><label>[28]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Casanova</surname> <given-names>CF</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gallego</surname> <given-names>A</given-names></string-name></person-group>. <article-title>NURBS-based analysis of higher-order composite shells</article-title>. <source>Compos Struct</source>. <year>2013</year>;<volume>104</volume>(<issue>10</issue>):<fpage>125</fpage>&#x2013;<lpage>33</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compstruct.2013.04.024</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-29"><label>[29]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kiendl</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Schmidt</surname> <given-names>R</given-names></string-name>, <string-name><surname>W&#x00FC;chner</surname> <given-names>R</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bletzinger</surname> <given-names>KU</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Isogeometric shape optimization of shells using semi-analytical sensitivity analysis and sensitivity weighting</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source>. <year>2014</year>;<volume>274</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>148</fpage>&#x2013;<lpage>67</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2014.02.001</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-30"><label>[30]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Hosseini</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Remmers</surname> <given-names>JJC</given-names></string-name>, <string-name><surname>Verhoosel</surname> <given-names>CV</given-names></string-name>, <string-name><surname>De Borst</surname> <given-names>R</given-names></string-name></person-group>. <article-title>An isogeometric continuum shell element for non-linear analysis</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source>. <year>2014</year>;<volume>271</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>22</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2013.11.023</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-31"><label>[31]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Leonetti</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liguori</surname> <given-names>F</given-names></string-name>, <string-name><surname>Magisano</surname> <given-names>D</given-names></string-name>, <string-name><surname>Garcea</surname> <given-names>G</given-names></string-name></person-group>. <article-title>An efficient isogeometric solidshell formulation for geometrically nonlinear analysis of elastic shells</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source>. <year>2018</year>;<volume>331</volume>(<issue>7</issue>):<fpage>159</fpage>&#x2013;<lpage>83</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2017.11.025</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-32"><label>[32]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Nguyen</surname> <given-names>TN</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nguyen-Xuan</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname> <given-names>J</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A novel data-driven nonlinear solver for solid mechanics using time series forecasting</article-title>. <source>Finite Elem Anal Des</source>. <year>2020</year>;<volume>171</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>103377</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.finel.2019.103377</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-33"><label>[33]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Nguyen</surname> <given-names>TN</given-names></string-name>, <string-name><surname>Dang</surname> <given-names>LM</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nguyen</surname> <given-names>PV</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Load-carrying capacity of ultra-thin shells with and without CNTs reinforcement</article-title>. <source>Mathematics</source>. <year>2022</year>;<volume>10</volume>(<issue>9</issue>):<fpage>1481</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.3390/math10091481</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-34"><label>[34]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Nguyen</surname> <given-names>NV</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nguyen</surname> <given-names>HX</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nguyen-Xuan</surname> <given-names>H</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Geometrically nonlinear polygonal finite element analysis of functionally graded porous plates</article-title>. <source>Adv Eng Softw</source>. <year>2018</year>;<volume>126</volume>:<fpage>110</fpage>&#x2013;<lpage>26</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.advengsoft.2018.11.005</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-35"><label>[35]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Nguyen</surname> <given-names>TN</given-names></string-name>, <string-name><surname>Thai</surname> <given-names>CH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nguyen-Xuan</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname> <given-names>J</given-names></string-name></person-group>. <article-title>NURBS-based analyses of functionally graded carbon nanotube-reinforced composite shells</article-title>. <source>Compos Struct</source>. <year>2018</year>;<volume>203</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>349</fpage>&#x2013;<lpage>60</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compstruct.2018.06.017</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-36"><label>[36]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Nguyen</surname> <given-names>TN</given-names></string-name>, <string-name><surname>Thai</surname> <given-names>CH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Luu</surname> <given-names>AT</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nguyen-Xuan</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname> <given-names>J</given-names></string-name></person-group>. <article-title>NURBS-based postbuckling analysis of functionally graded carbon nanotube-reinforced composite shells</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source>. <year>2019</year>;<volume>347</volume>(<issue>6348</issue>):<fpage>983</fpage>&#x2013;<lpage>1003</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2019.01.011</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-37"><label>[37]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Piegl</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tiller</surname> <given-names>W</given-names></string-name></person-group>. <source>The NURBS book</source>. <publisher-loc>Berlin, Germany</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name>; <year>1997</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-38"><label>[38]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Crisfield</surname> <given-names>MA</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A fast incremental/iterative solution procedure that handles &#x201C;snap-through&#x201D;</article-title>. <source>Comput Struct</source>. <year>1981</year>;<volume>13</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>55</fpage>&#x2013;<lpage>62</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0045-7949(81)90108-5</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-39"><label>[39]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Nguyen</surname> <given-names>TN</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nguyen</surname> <given-names>PC</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nguyen-Xuan</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname> <given-names>J</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Geometrically nonlinear postbuckling behavior of imperfect FG-CNTRC shells under axial compression using isogeometric analysis</article-title>. <source>Eur J Mech-A/Solids</source>. <year>2020</year>;<volume>84</volume>(<issue>12</issue>):<fpage>104066</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.euromechsol.2020.104066</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-40"><label>[40]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Do</surname> <given-names>VNV</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname> <given-names>CH</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Numerical investigation on post-buckling behavior of FGM sandwich plates subjected to in-plane mechanical compression</article-title>. <source>Ocean Eng</source>. <year>2018</year>;<volume>170</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>20</fpage>&#x2013;<lpage>42</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.oceaneng.2018.10.007</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-41"><label>[41]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Liew</surname> <given-names>KM</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lei</surname> <given-names>ZX</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yu</surname> <given-names>JL</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>LW</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Postbuckling of carbon nanotubereinforced functionally graded cylindrical panels under axial compression using a meshless approach</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source>. <year>2014</year>;<volume>268</volume>:<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>17</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2013.09.001</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-42"><label>[42]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Duc</surname> <given-names>ND</given-names></string-name>, <string-name><surname>Thang</surname> <given-names>PT</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Nonlinear response of imperfect eccentrically stiffened ceramic&#x2013;metal&#x2013;ceramic FGM thin circular cylindrical shells surrounded on elastic foundations and subjected to axial compression</article-title>. <source>Compos Struct</source>. <year>2014</year>;<volume>110</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>200</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compstruct.2013.11.015</pub-id>.</mixed-citation></ref>
</ref-list>
</back></article>