مطالعه ی آماری تاثیر نقص هندسی بر کمانش پوسته ی نیم کره فلزی ساخته شده به روش شکل دهی چرخشی

چکیده: پوسته های نیم کره ای فلزی به عنوان عناصر ساختاری مهم در صنایع هوافضا، مخازن تحت فشار و سیستم های مکانیکی، به دلیل حساسیت شدید به نقص های هندسی، نیازمند تحلیل دقیق پایداری و رفتار کمانشی هستند. هدف اصلی این پژوهش بررسی تاثیر نقص های هندسی موضعی و تجمعی بر بار بحرانی و الگوهای کمانش پوسته های نیم کره ای فلزی ساخته شده به روش شکل دهی چرخشی است و تلاش شده است تا اثرات غیرخطی، پراکندگی آماری و موقعیت نقص ها به طور جامع تحلیل شود. یافته ها نشان دادند که نقص های تجمعی بیشترین کاهش بار بحرانی را ایجاد می کنند و میانگین کاهش بار در نمونه های دارای نقص های تجمعی بین ۴۵ تا ۵۵ درصد قرار دارد، در حالی که نقص های منفرد به طور متوسط موجب کاهش حدود ۳۲ درصدی بار بحرانی می شوند و اثر موقعیت نقص ها به ویژه در نواحی نزدیک قطب پوسته بسیار برجسته است. فعال شدن مودهای پیچشی و غیرمحوری پیش از رسیدن به بار بحرانی اصلی مشاهده شد و باعث ایجاد تغییر شکل های نامتقارن و تمرکز شدید تنش ها در نواحی بحرانی شد، بنابراین کنترل هندسه سطحی، اصلاح نسبت شعاع به ضخامت و اعمال تقویت موضعی نواحی بحرانی به عنوان راهکارهای موثر در افزایش ایمنی و پایداری پوسته ها شناسایی شدند. تحلیل آماری گسترده نشان داد که هر افزایش جزئی در عمق فرورفتگی یا دامنه موج های سطحی موجب کاهش اضافی بار بحرانی و افزایش پراکندگی آن می شود و این یافته ها ضرورت استفاده از تحلیل آماری و شبیه سازی گسترده برای پیش بینی دقیق رفتار کمانشی را تاکید می کند. علاوه بر این، نتایج نشان دادند که نسبت شعاع به ضخامت به طور مستقیم بر حساسیت پوسته ها به نقص ها تاثیر می گذارد و افزایش این نسبت موجب کاهش بار بحرانی و فعال شدن مودهای پیچشی در مراحل ابتدایی بارگذاری می شود. یافته ها نشان دادند که چارچوب ارائه شده، شامل شبیه سازی عددی، تحلیل آماری و بهینه سازی هندسی، می تواند به عنوان ابزار موثر برای طراحی مقاوم و پایدار پوسته های نیم کره ای فلزی در صنایع حساس استفاده شود و پیش بینی دقیق بار بحرانی و رفتار کمانشی را فراهم آورد. نتایج این مطالعه با مقایسه با پژوهش های پیشین نشان داد که روش شکل دهی چرخشی به دلیل توزیع غیرایده آل تنش ها، حساسیت بیشتری نسبت به نقص های تجمعی دارد و توجه به کنترل کیفیت و اصلاح هندسه سطحی در این روش اهمیت ویژه ای دارد. در مجموع، این پژوهش چارچوبی جامع برای تحلیل و طراحی پوسته های نیم کره ای مقاوم ارائه می دهد که می تواند ایمنی، بهره وری و کارایی این سازه ها را در کاربردهای صنعتی و هوافضا به طور موثری ارتقا دهد.

کلیدواژه ها:

نقص های هندسی ، شکل دهی چرخشی ، تحلیل کمانش ، مطالعه احتمالاتی ، رفتار غیرخطی ، تمرکز تنش.