بررسی تأثیر پارامترهای هندسی سازه های مشبک استوانه ای کامپوزیتی در رفتار کمانشی
Subject Areas : Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering
علی لطیفی رستمی
1
(
کارشناس ارشد، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، مازندران، ایران
)
رضا اکبری آلاشتی
2
(
دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، مازندران، ایران
)
امین کلاه دوز
3
(
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد خمینی شهر
)
Keywords: کامپوزیت, سازه ی مشبک استوانه ای, مدل اجزاء محدود, تحلیل کمانش, ریب (تقویت کننده),
Abstract :
سازههای کامپوزیتی مشبک به دلیل نسبت مقاومت به وزن بالا به صورت گستردهای در صنایع هوا- فضا مورد استفاده قرار میگیرند. شبکه ریبهای تقویتشده ویژگی اصلی در این سازهها است. با توجه به این ویژگی، نسبت مقاومت به وزن سازه به عنوان معیار طراحی در نظر گرفته میشود. در این پژوهش پارامترهایی از قبیل مشخصات فیزیکی ماده، ضخامت پوسته، زاویه، ضخامت و تعداد ریب روی توزیع میدان تنش و بار کمانشی پوسته مورد بررسی قرار میگیرد. برای بررسی این تغییرات، روش تحلیل المان محدود 3 بعدی و با استفاده از مدل صریح در نرمافزار ANSYS صورت پذیرفته و نتایج حاصل با نتایج تستهای تجربی مقایسه میشود. افزایش ضخامت پوسته خارجی 50 درصد افزایش استحکام سازه را در پی دارد و پارامتر بعدی که مؤثر است کاهش زاویه ریب است که افزایش 30 درصدی بارویژه را بوجود می آورد. هرچند تقویت کننده ها (ریب ها) نقش اصلی در تحمل بار را دارند اما افزایش تعداد آنها چون افزایش وزن سازه را بدنبال دارد به نسبت دو پارامتر قبلی تأثیر چشمگیری در افزایش استحکام سازه ندارد.
[1] Januky N., Knight N.F., Ambur D.R., Optimal design of general stiffened composite circular cylinders for global buckling with strength constraints, Composite Structure, vol. 41, No. 3-4, 1998, pp. 243-252.
[2] Vasiliev V.V., Barynin V.A., Rasin A.F., Anisogrid lattice structures-survey of development and application, Composite Structure, vol. 54, No. 2-3, 2001, pp. 361-371.
[3] Tafreshi A., Buckling and post-buckling analysis of composite cylindrical shells with cutouts subjected to internal pressure and axial compressive loads, International Journal of Pressure Vessels and Piping, vol. 79, No. 5, 2002, pp. 351-359.
[4] Wodesenbent E., Kidane S., Pang S.S., Optimization for buckling load of grid stiffened composite panels, Composite Structure, vol. 60, No. 2, 2003, pp. 159-169.
[5] Hillburger M.W., Starnes Jr. J.M., Buckling behavior of compression-loaded composite cylindrical shells with reinforced cutouts, International Journal of Non-Linear Mechanics, vol. 40, No. 7, 2005, pp. 1005-1021.
[6] Vasiliev V.V., Razin A.F., Anisogrid composite lattice structures for spacecraft and aircraft applications, Composite Structure, vol. 76, No. 1-2, 2006, pp. 182-189.
[7] Craig K.J., Stander N., Optimization of shell buckling incorporating Karhunen-Loeve-based geometrical imperfections, Structural and Multidisciplinary Optimization, vol. 37, No. 2, 2008, pp. 185-194.
[8] Totaro G., Grdal Z., Optimal design of composite lattice shell structures for aerospace applications, Aerospace Science and Technology, Vol. 13, No. 4-5, 2009, pp. 157–164.
[9] Hualin F., Fengnian J., Daining F., Uniaxial local buckling strength of periodic lattice composites, Materials and Design, Vol. 30, No. 10, 2009, pp. 4136–4145.
[10] Yazdani M., Rahimi H., The effects of Helical Ribs’ Number and Grid Types on the Buckling of Thin-Walled GFRP-Stiffened Shells under Axial Loading, Journal of Reinforced Plastics and Composites, vol. 29, No. 19, 2010, pp. 2568-2575.
[11] Mozorov E.V., Lopatin A.V., Nesterov V.A., Finite element and buckling analysis of anisogrid composite lattice cylidrical shells, Composite Structure, vol. 93, No. 2, 2011, pp. 308–323.
[12] Buragohain M., Velmurugan R., Study of filament wound grid-stiffened composite cylindrical structures, Composite Structure, vol. 93, No. 2, 2011, pp. 1031–1038.
[13] Vasiliev V.V., Barynin V.A., Razin A.F., Anisogrid composite lattice structures – Development and aerospace applications, Composite Structure, vol. 94, No. 3, 2012, pp. 1117–1127.
