بهینه سازی زاویه جهت گیری الیاف در سیلندر کامپوزیت کربن اپوکسی تحت فشار خارجی در بررسی کمانش خطی به روش عددی

مواد کامپوزیت به دلیل ویژگی های منحصر به فردی که دارا می باشند در صنایع مختلفی همچون صنایع هوایی و دریایی، مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله ی این کاربرد ها، می توان به استفاده از کامپوزیت فیبر کربن و رزین اپوکسی، در ساخت مخازن تحت فشار، اشاره داشت. در این مقاله به بررسی زاویه بهینه جهت گیری الیاف و چیدمان بهینه لایه ها، در یک پوسته استوانه ای کامپوزیت کربن اپوکسی (CFEC-CS) ۵ لایه، به منظور تحمل بیشترین مقدار تنش و بار بحرانی در کمانش خطی پرداخته شد. برای اعتبارسنجی تحلیل صورت گرفته، یک آزمایش تجربی و شبیه سازی المان محدود که توسط دیگر پژوهشگران انجام شده است، به عنوان مرجع انتخاب شد و نتایج بدست آمده با نتایج آزمایش تجربی مقاله مرجع مورد بررسی و صحت سنجی قرار گرفت. پس از صحت سنجی، یک سیلندر کامپوزیتی ۵ لایه با دو آرایش [+x۱/+x۲/۰/-x۲/-x۱] و [+x۱/+x۲/۹۰/-x۲/-x۱] در نظر گرفته شد و مقادیر بار های بحرانی، برای کمانش خطی در مد اول، برای حالت های مختلف قرار گیری لایه ها و زاویه های مختلف الیاف در هر لایه از صفر تا ۹۰ درجه با گام ۱۰ درجه، با استفاده از طراحی آزمایش با روش فاکتوریل کامل، با کمک نرم افزارهای مهندسی آباکوس و مدفرانتیر مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد علاوه بر جنس کامپوزیت مورد استفاده، زاویه جهت گیری الیاف و ترتیب لایه ها نقش بسزایی در مقدار بار بحرانی کمانش دارد. پس از انجام ۲۰۰ آزمایش، بیشترین مقدار باربحرانی بدست آمده برای سیلندر کامپوزیت کربن اپوکسی ۵ لایه تحت تاثیر فشار هیدرواستاتیک در آرایش [۰/۶۰/۹۰/۶۰-/۰] برابر با ۷۴۸/۰ مگاپاسکال بدست آمد.

کلیدواژه ها:

بهینه سازی ، کامپوزیت ، جهت گیری الیاف ، کمانش خطی ، بار بحرانی ، مدفرانتیر