شبیه سازی عددی پوسته های کامپوزیتی موتور راکت مبتنی بر میدان گسسته

پوسته های موتور راکتی کامپوزیتی رشته پیچی شده در نواحی گنبدی با تغییرات چشمگیر زاویه الیاف و ضخامت مواجه اند که توزیع تنش و آغاز شکست را تحت تاثیر قرار می دهد. مدل سازی این تغییرات معمولا نیازمند افزونه های تجاری نظیر WCM است که دسترسی و بازتولیدپذیری را محدود می کند. این پژوهش یک چارچوب اجزای محدود بدون پلاگین ارائه می دهد که با استفاده از المان های پوست های استاندارد آباکوس تغییرات مذکور را با دقت بالا مدل سازی می کند. روش پیشنهادی مبتنی بر یک راهبرد میدان گسسته است که طی آن نواحی گنبدی به مجموعه هایی از المان های محیطی تقسیم و برای هر مجموعه زاویه الیاف و ضخامت لایه ها مستقل تعریف می شود. این رویکرد ضمن بازتولید پیوسته تغییرات هندسی و خواص لایه ای کارایی محاسباتی مدل های پوسته ای را حفظ می کند. برای اعتبارسنجی، یک پوسته موتور کامپوزیتی معتبر از منابع تجربی و عددی انتخاب و مدل سازی شد. نتایج نشان داد توزیع تنش در راستای الیاف در لایه های مارپیچ و حلقوی تحت فشار داخلی تطابق بسیار خوبی با داده های مرجع دارد. تمرکز تنش در ناحیه اتصال سیلندر گنبد ناشی از قطع ناگهانی لایه های حلقوی و همچنین حالت تنش کششی-فشاری نامتقارن در لایه های مارپیچ بیرونی نزدیک قطب ها که حاصل اثرات خمشی است با دقت قابل قبولی شبیه سازی شد. روش میدان گسسته می تواند به عنوان ابزاری مناسب در مطالعات پارامتریک و شناسایی نواحی بحرانی، آسیب پیش بینی میدان تنش و طراحی کم هزینه پوسته موتور راکت کامپوزیتی استفاده گردد.

کلیدواژه ها:

پوسته موتور راکت کامپوزیتی ، ناحیه عدسی ، میدان گسسته ، تنش طولی