ارزیابی هندسی و استحکام سازه ی مخازن فشار داخلی و مقایسه ی سه مخزن جدار نازک کروی فلزی و کامپوزیتی به روش FEM

یکی از گسترده ترین زمینه های استفاده از مخازن تحت فشار در صنایع هوافضایی، نگهداری مولفه ی پیشران در حامل های فضایی و فضاپیماها می باشد. با توجه به این که سازه های به کار رفته در این صنعت به طور پیوسته نیازمند بهبود نسب استحکام به وطن و همچنین بهینه سازی هندسی و الزامات چیدمانی هستند، لذا با توجه به این مسئله همواره موضوعات پژوهش ها بوده است. به صورت تئوری مخازن تحت فشار می توانند به هر شکلی ساخته شوند، اما در عمل بیشتر این مخازن به صورت کره، استوانه و مخروط می باشند. بهترین شکل جهت ساخت مخزن از لحاظ تحمل فشار و تنش ها ایجاد شده و داشتن استحکام بالا، مخازن کروی می باشند. بهترین شکل جهت ساخت مخزن از لحاظ تحمل فشار و تنش های ایجاد شده و داشتن استحکام بالا، مخازن کروی می باشد که به صورت تمام فلزی یا فلزی- کامپوزیتی ( رشته پیچی مارپیچ ) ساخته می شوند. معول ترین نوع رشته پیچی مخازن کروی، رشته پیچی مارپیچ می باشد. در این نوع از مخازن به دلیل شکل کروی آنها نمی توان از رشته پیچی مخازن کروی، استفاده کرد. در پژوهش هایی که اخیراً صورت گرفته روشهایی ارائه شده است که با استفاده از آن می توان همانند پیچی مارپیچ، از رشته پیچی محیطی نیز در ساخت مخزن کروی استفاده کرد. رشته پیچی محیطی مخزن می تواند به گونه ای باشد که الیاف محیطی در راستای عمود بر محل جوش دو نیمکره مخزن پیچیده شوند. این عمل باعث افزایش استحکام جوش نیز خواهد شد. در این تحقیق سه مخزن کروی تمام فلزی، فلزی- کامپوزیتی با چیدمان مارپیچ و فلزی-کامپوزیتی با چیدمان مارپیچ- محیطی با وزن یکسان موردتحلیل استاتیکی قرار گرفته است و نتایج حاصله با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهند که الیاف محیطی استفاده شده در مخازن کامپوزیتی کروی با رشته پیچی محیطی ضمن اینکه باعث کاهش وزن نسبت به مخازن فلزی می شود استحکام مخزن را به طور قابل توجهی بالا می برد.

کلیدواژه ها:

مخازن کروی ، کامپوزیت رشته پیچی ، تحلیل تنش ، روش اجزا محدود