طراحي اوليه پنل تقويت شده فشاري با استفاده از مفهوم شناسه سازه

Preliminary design of compression stiffened panel using structural index concept

پوسته‌هاي تقويت شده‌اي كه بارگذاري غالب بر روي آنها فشاري محوري است به عنوان پنل تقويت شده فشاري شناخته مي‌شوند. اين پنل‌ها داراي كاربرد گسترده‌اي در سازه‌هاي هوافضا مي‌باشند. روش‌هاي جاري طراحي براي اين نوع سازه‌ها نيازمند انجام فرايندهاي تكراري سعي و خطا مي‌باشد. طراحي بر اساس مفهوم شناسه سازه، يك روش طراحي و تحليل همزمان است. اين روش با دريافت پارامتر كليدي شناسه سازه و خصوصيات مواد، اندازه‌دهي كاملي از مقطع پنل تقويت شده فشاري را در يك گام در اختيار طراح قرار مي‌دهد. نتيجه حاصل از روش شناسه سازه يك نتيجه تحليلي و صريح است. در اين مقاله، روش طراحي پنل تقويت شده با مفهوم شناسه سازه با پيكربندي كلي (شامل امكان انتخاب نوع تقويت كننده، امكان طراحي پنل تقويت شده يكپارچه و يا پنل تقويت شده پوسته-استرينگر) مورد بررسي قرار گرفته است. با انجام اصلاحاتي، نتايج روش شناسه سازه به نتايج تحليل‌هاي چرخه‌اي مرسوم نزديكتر شده است. نتايج حاصل را مي‌توان به عنوان بهينه‌سازي اوليه نيز در نظر گرفت. اين نتايج با روش‌هاي جاري طراحي و روش اجزا محدود مقايسه شده‌اند كه علي رغم نزديكي آنها، روش شناسه سازه نتايج محافظه كارانه‌تري در اختيار مي‌گذارد. اين موضوع به علت ماهيت بهينه‌سازي تقريبي اين روش مي‌باشد. اين روش علاوه براي اينكه خود مي‌تواند يك طراحي اوليه قابل قبول باشد، به عنوان نقطه شروع طراحي در روش‌هاي عددي بهينه‌سازي نيز قابل استفاده است.

Compression stiffened panels are reinforced skins that are mainly subjected to axial compressive load and are widely used in aerospace structures. Iterative design loops are the common methods for these types of structure. Design methodology based on structural index concept is a coupled design and analysis method. In this method detailed design of the compression stiffened panel is fully accomplished based on the key parameters of structural index and material properties of the panel. The complete design is obtained in single stage in an analytical and explicit manner. In this paper the design methodology of stiffened panel using structural index concept that could be applied on selective configuration of compression stiffened panel (including selection of stiffener type and the type of panel: integral or skin-stringer) is analyzed. The results are extracted and modified from two different approaches to manage the results of common iteration methods that are currently used in the preliminary sizing of stiffened panel. This procedure could be regarded as a near optimum design and therefore would be more conservative with respect to common methods. Final results of the derived methodology are compared with reported and FEM results. The results could be considered an acceptable design; furthermore, they can be used as an appropriate starting point in numerical optimization methods.