مطالعه پارامتری کمانش محوری پوسته های استوانه ای کامپوزیتی

پوسته های استوانه ای کامپوزیتی به علت نسبت مقاومت به وزن بالا و دیگر ویژگی های منحصر به فردشان، از پرکاربردترین سازه های مورد استفاده در صنایع مختلف هوایی، دریایی، نظامی و نفت و گاز است. کمانش این سازه ها تحت بارگذاری های گوناگون یکی از انواع واماندگی آنهاست و مورد توجه محققین زیادی قرار گرفته است. اگر چه در سال های اخیر پژوهش های گسترده ای در خصوص تحلیل، طراحی، ساخت و به کارگیری پوسته های مشبک صورت گرفته است؛ اما همچنان تحلیل پوسته های ساده به عنوان پایه و اساس پوسته های کامپوزیتی مشبک از اهمیت بالایی برخوردار است. در مقاله حاضر کمانش محوری پوسته های استوانه ای کامپوزیتی به کمک نرم افزار المان محدود آباکوس بررسی شده است. بدین منظور با هدف انجام یک مطالعه پارامتری بیش از 700 مسئله متفاوت حل شده و اثر هندسه، جنس و لایه چینی پوسته بر بار بحرانی و شکل مود کمانش تحقیق شده است. نتایج به دست آمده اهمیت ویژه لایه چینی در رفتار کمانشی پوسته ها را نمایان می سازد. چنانچه با تغییر لایه چینی پوسته و با ثابت نگه داشتن هندسه و جنس آن می توان بار بحرانی و بار بحرانی ویژه را بیش از 4 برابر افزایش دهد. همچنین نتایج این پژوهش لایه چینی بهینه را از میان لایه چینی های بررسی شده مشخص نموده و می توان از این نتایج در طراحی و ساخت پوسته ها بهره گرفت. هرچند با توجه به اهمیت ویژه ای که این پارامتر بر رفتار کمانشی پوسته دارد، توصیه می شود در مصارف صنعتی برای هر هندسه و جنس خاصی با استفاده از یک الگوریتم بهینه سازی، بهینه ترین لایه چینی تعیین و به کار گرفته شود. مورد قابل توجه دیگر اثر لایه چینی بر شکل مود کمانشی پوسته هاست. چنانچه برای یک هندسه و جنس ثابت، با تغییر لایه چینی مودهای کمانشی متفاوتی بروز خواهد کرد. این موضوع برای فرض کردن میدان جابجایی پوسته کمانش یافته در روند حل های تحلیلی حایز اهمیت است. علاوه بر این، بررسی پوسته هایی با ابعاد مختلف نشان داد که افزایش نسبت طول به شعاع، بار بحرانی را کاهش می دهد. ضمن اینکه برای پوسته هایی با نسبت طول به شعاع ثابت، افزایش شعاع (یا طول) بار بحرانی را کاهش می دهد.

کلیدواژه ها:

کمانش محوری ، پوسته استوانه ای ، کامپوزیت ، مطالعه پارامتری