تحليل خستگي يك پوسته استوانه اي تقويت شده تحت بارگذاري چند محوره

Fatigue analysis of a reinforced cylindrical shell undermulti-axial loading

به منظور تحليل خستگي پوسته هاي استوانه اي تقويت شده ابتدا بايد ميدان هاي تنش و كرنش در آن ها را محاسبه كرد. با توجه به اندركنش تماسي ميان اجزا و غير خطي بودن تحليل، هزينه تحليل اجزا محدود مساله به كمك المان هاي جامد بسيار بالا مي‌باشد. از طرفي چنانچه اين مساله با استفاده از المآنهاي پوسته اي مدل‌سازي شود، پرچ‌ها و پيچ‌ها را نمي‌توان به صورت واقعي مدل كرد. در اين مقاله، به منظور تحليل تنش مساله از تكنيك زير مدل‌سازي پوسته به جامد استفاده شده است. بدين صورت كه در ابتدا پوسته استوانه‌اي تقويت شده مذكور به كمك المآنهاي پوسته‌اي مدل‌سازي شده است كه در اين حالت تمامي اتصالات پيچي و پرچي به صورت المآنهاي فنر در نظر گرفته شده-اند. سپس با استفاده از اين تكنيك به مدل‌سازي نواحي بحراني مساله به كمك المان هاي جامد پرداخته شده است كه در اين حالت تمامي اتصالات به صورت سه بعدي در نظر گرفته شده‌اند. پس از محاسبه ميدان هاي تنش و كرنش در كل سازه، تحليل خستگي چند محوره از ديدگاه صفحه بحراني برون-ميلر صورت گرفته است. بدين منظور با كدنويسي در نرم افزار آباكوس، ابتدا صفحه بحراني همه المان ها مشخص شده و سپس با محاسبه كرنش هاي نرمال و برشي روي صفحه بحراني، عمر هر المان پيش بيني شده است.

In order to analyze fatigue life of reinforced cylindrical shells, it is necessary to calculate stress and strain fields of the structure. The cost of three dimensional stress analysis of this structure is very high with respect to its geometric complexity. So the stress analysis of the problem is performed by shell-to-solid sub-modeling technique. For this purpose, the reinforced cylindrical shell is modeled using shell elements at first, which in this case all the bolts, rivets and spot welds are considered as bushing elements. Afterwards the candidate critical zones are modeled using 3D solid elements with the help of shell-to-solid sub-modeling technique and all the connections are also modeled using 3D elements. Then the fatigue life of the problem under multi-axial loading is estimated by Brown-Miller criterion. For this purpose a special script in ABAQUS software has been used.