تحقيقات آزمايشگاهي و عددي تاثير پارامترهاي هندسي در ظرفيت كمانشي پوسته هاي استوانه اي كامپوزيتي جدار نازك تحت بارگذاري فشار خارجي

Laboratory and numerical investigations of the effect of geometric parameters on the buckling capacity of thin-walled composite cylindrical shells under external pressure loading.

كمانش يكي از موضوعات مهم در تعيين رفتار مكانيكي پوسته‌هاي استوانه‌اي به‌ ويژه پوسته‌هاي كامپوزيتي است. آنچه بررسي اين موضوع را در پوسته هاي استوانه اي كامپوزيتي حائز اهميت مي‌سازد، پيچيدگي رفتار سازه اي اين نوع ساختارها تحت اثر انواع بارگذاري‌ هاي ويژه‌اي مانند كمانش تحت بار فشار خارجي است. بارگذاري فشار جانبي يكنواخت در مخازن موقعي رخ مي دهد كه مخازن در حالت تخليه مايعات ذخيره شده در آنها مي باشند. و اگر تمهيدات خاصي مانند باز كردن شيرهاي تخليه انجام نگيرد و يا درست عمل نكنند در اينصورت در مخازن كمانش اتفاق خواهد افتاد و موجب خرابي كلي مخازن خواهد شد. در اين تحقيق جهت بررسي رفتار كمانشي نمونه هاي آزمايشگاهي تحت اثر فشار يكنواخت جانبي، از دستگاه مكش هوا استفاده مي شود. همزمان با كمانش، ترك هاي ريز همراه با صداي خفيف در جداره پوسته ايجاد گرديده و پس از رسيدن به مرحله فرو ريختگي روند بارگذاري متوقف مي‌‌‌- گردد. در اين مقاله تاثير پارامترهاي هندسي بي بعد L/R و R/t تحت فشار بيروني بر رفتار كمانشي آن بررسي شده است. رفتاركمانشي اين پوسته ها تحت فشار خارجي در آزمايشگاه مورد بررسي و با نتايج نرم افزاري و تئوري مورد مقايسه قرار مي گيرد. نتايج نشان داد در نمو نه ها با طول مساوي با افزايش پارامتر هندسي R/t ، ظرفيت كمانشي پوسته ها كاهش و تعداد مدهاي كمانشي افزايش مي يابد و با افزايش پارامتر L/R ظرفيت كمانشي پوسته ها افزايش و تعداد مدهاي كمانشي كاهش مي يابد.

Buckling is one of the important issues in determining the mechanical behavior of cylindrical shells, especially composite shells. What makes the buckling matter important in composite cylindrical shells is the complexity of the behavior of these structures under the influence of a variety of special loads such as buckling under external pressure load. Uniform lateral loading in tanks occurs when tanks are in the state of liquid discharge. Moreover, if special contrivances such as the drainage valves do not work or properly, then buckling phenomenon and will cause an overall failure in the tank. In this research, the air suction system is used in order to apply external pressure and study the buckling behavior of specimens. As the buckling occurs, tiny cracks are created with a mild sound in the shell wall and in the extreme stage the loading process stops when it collapses. In this paper, the effect of geometric parameters, such as the R/t and L/R of a composite tank under external pressure, on buckling behavior is investigated. Obtained results are compared with software and theoretical results. The results showed in specimen of the same length, by increasing the geometric parameter R / t, the buckling capacity of the shells decreases and the number of buckling modes increases and by increasing the geometric parameter L / R, the buckling capacity of the shells increases and the number of buckling modes decreases.