تحلیل رفتار یک ورق مرکب دوپایای هیبریدی پیچشی و عوامل موثر بر محدوده پایداری

ورق های دوپایداره و چندپایداره نوعی از سازه های هوشمند مرکب هستند که دارای دو یا چند حالت تعادل استاتیکی می باشند. در این مقاله یک ورق مرکب دوپایا هیبریدی با یک لایه فلز خارجی تحلیل می شود. تفاوت این ورق ها با ورق های مرکب دوپایا معمولی و ورق های مرکب دوپایا هیبریدی با یک لایه فلز داخلی در حالت های تغییر شکل یافته می باشد. به عبارت دیگر برخلاف ورق های مرکب دوپایای متداول، در هر دو حالت پایدار، انحناهای عرضی برابر و هم جهت می باشند و انحنای پیچشی مقدار قابل توجهی دارد. برای بررسی رفتار این ورق ها از روش رایلی- ریتز و کمینه سازی انرژی پتانسیل و همچنین اجزای محدود استفاده می شود. به منظور افزایش دقت، در روش رایلی – ریتز جابه جایی خارج از صفحه با استفاده از چندجمله ای لژاندر حدس زده می شود. ابتدا حالت های تعادل و حالت های پایدار تعیین می شوند. برای درک بهتر تفاوت بین ورق دوپایا هیبریدی با یک لایه فلز خارجی و یک ورق مرکب دوپایا معمولی مقایسه ای بین حالت های تغییر شکل یافته در دمای محیط، انحناها و جابه جایی خارج از صفحه انجام می گردد. در ادامه گشتاور مورد نیاز برای پرش بین حالت های پایدار به دست می آید. همچنین تاثیر ضخامت لایه فلز روی محدوده پایداری و جابه جایی خارج از صفحه بررسی می گردد. مقایسه نتایج حاصل از تابع شکل پیشنهادی و تابع شکل هایر نسبت به نتایج تجربی و نتایج حاصل از روش اجزای محدود نشان می دهند که نتایج حاصل از تابع شکل پیشنهادی از دقت بسیار بالاتری برخوردار است.

کلیدواژه ها:

Bistable hybrid composite plate ، Morphing structures ، Von – Karman equations ، Rayleigh – Ritz method ، Finite element simulation ، ورق مرکب دوپایا هیبریدی ، سازه های مورفینگ ، معادلات فون- کارمن ، روش رایلی- ریتز ، شبیه سازی اجزای محدود