مطالعه عددی و تجربی تاثیر نواقص هندسی بر بار کمانش تحت نیروی محوری در استوانه-های کامپوزیتی سوراخ دار و بدون سوراخ

استوانه های جدارنازک به علت وجود نواقصی که به طور ناخواسته و البته اجتناب ناپذیر در حین ساخت قطعه، جابجایی یا در هنگام نصب بوجود می آید و یا در طبیعت مواد سازنده قطعه وجود دارد تحت بار های فشاری محوری در باری کمتر از بار شکست بحرانی دچار کمانش می شوند. امروزه برای طراحی استوانه های جدار نازک از گزارش NASA SP-۸۰۰۷ استفاده می شود که استخراج آن حاصل از آزمون های کمانش استوانه های فلزی است و برای استوانه های کامپوزیتی طراحی نشده گرچه در زمینه استوانه-های کامپوزیتی نیز از آن استفاده می شود و علاوه بر آن نتایجی بسیار محتاطانه را پیش بینی می کند. روش های اعمال نواقص هندسی شامل روش اصلاح شده استفاده از شکل-مود های حاصل از حل خطی کمانش (M-LBMI) و اعمال بار تحریک کننده عرضی (SPLI) برای استوانه های بدون سوراخ و با سوراخ دایروی در این مقاله انجام شده است. برای تایید نتایج عددی استوانه های کاپوزیتی جدار نازک با لایه چینی [۹۰/+۲۳/-۲۳/۹۰] ساخته شده و تحت بار فشاری محوی آزمون کمانش شدند. نتایج تجربی بدست آمده دقت نتایج عددی را تایید می نماید. همچنین نشان داده شد در استوانه بدون سوراخ اعمال نواقص هندسی باعث افت زیاد بار کمانش در مقایسه با حالت بدون اعمال نواقص هندسی است ولی در استوانه های با وجود سوراخ، اعمال نواقص هندسی تاثیری کمتر از ۱۰% در کاهش بار کمانش دارند که این پدیده نشان دهنده اهمیت تاثیر وجود سوراخ بر روی کمانش در مقایسه با وجود نواقص هندسی است.

کلیدواژه ها:

Buckling ، Composite cylindrical shell ، Geometric imperfections ، کمانش ، استوانه های کامپوزیتی ، نواقص هندسی