تحليل پارامتري كمانش پوسته ي استوانه ي كنگره اي تقويت شده تحت فشار خارجي

Parametric analysis of buckling of corrugated cylinder shell under external pressure

پوسته‌هاي استوانه‌اي تحت فشار خارجي به طور فزاينده‌اي در بدنه شناورهاي زيرسطحي غوص عميق به كار ميروند و فروپاشي آن‌ها عمدتاً در اثر پديده كمانش است. بهبود مقاومت سازه‌ها در برابر كمانش با اصلاح هندسه سازه ميسر مي‌گردد. براي تقويت پوسته هاي استوانه اي از افزايش ضخامت پوسته و تقويت‌هاي رينگي استفاده مي‌شود. افزايش فشار و وجود محدوديت وزني در سازه‌ها روش‌هاي جديدتري را مطالبه ميكند. در اين پژوهش با ايجاد كنگره در ميان رينگ‌ها و تركيب عوامل هندسي موثر در كمانش، چگونگي تأثير آنها بر افزايش فشار بحراني كمانش سازه بررسي مي‌گردد. به اين منظور ابتدا يك استوانه با قطر و طول مشخص با تقويتهايي با ابعاد و فواصل مختلف مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد. سپس با ايجاد كنگره با شعاع انحنا‌هاي مختلف در شرايط كمانش بين رينگي تاثير آن بر فشار كمانش و نسبت استحكام به وزن بررسي مي‌شود. نتايج تحليل‌ها نشان مي‌دهد، افزايش فشار كمانش بحراني در پوسته‌ي كنگره‌دار شده در حالتي كه كمانش بين رينگي رخ داده است بسيار قابل توجه مي‌باشد. به بيان ديگر موثر بودن اصلاح هندسي به اين روش وابستگي زيادي به بين رينگي بودن كمانش دارد.

Cylindrical shells under external pressure are increasingly used in underwater vessels and their collapse is mainly due to the buckling phenomenon. Improving the resistance of these structures to buckle can be achieved by modifying the geometry of the structures. For reinforcement of cylindrical shells increasing the shell thickness and using ring stingers have been amongst the most popular methods. However, increased pressure and weight constraints of structures demand for more advanced methods. In this study, by corrugating of surfaces between the rings and combining the geometric factors those affecting the buckling, the effecting parameters on the critical buckling pressure of the structure were investigated. For this purpose, first a cylinder with a specific diameter and length with reinforcements of different dimensions and distances was evaluated. Then by corrugating with different radius of curvatures in inter-stiffener conditions the effect of these modifications on the buckling pressure and strength to weight ratio were investigated. The results of the analysis indicated that in the case of inter-stiffener buckling the increase of critical buckling pressure of corrugated shells is very significant. In other words, in this method the effectiveness of geometric modification is highly dependent on the inter-stiffener buckling.