اثرات دما و زاويه الياف در توزيع تنش و كرنش خزشي بلندمدت در استوانه كامپوزيتي چندلايه با الياف تك‌ جهته

The effects of fiber angle and temperature on the distribution of longterm stress and creep strain for unidirectional multilayer composite cylinder

در اين تحقيق خزش و توزيع كرنش‌هاي خزشي و مماسي و نسبت تنش موثر بر فشار داخلي در يك استوانه جدار ضخيم شيشه/ونيلاستر براي زمان‌هاي طولانيمدت، مطالعه شده است. با استفاده از معادلات ساختاري شپري، ثابت‌هاي اين معادلات در دماها و تنش‌هاي مختلف استفاده شده است. استوانه كامپوزيتي نيز با هندسه متقارن، طول بلند و زواياي چيدمان 0، 45 و 90 درجه به‌شكل چندلايه تك جهته مدل‌سازي شده است. بارگذاري استوانه شامل فشار داخلي و اختلاف درجه حرارت براي دماهاي متفاوت مورد نظر بوده و از تئوري كلاسيك لايه‌اي استفاده شده است. مدل ويسكوالاستيك مورد نظر با استفاده از روابط پرانتل روس و روش تقريب عددي مندلسون تحليل شد و توزيع كرنش‌هاي خزشي و تنش موثر در ضخامت جداره براي چندلايه‌هاي گوناگون و اختلاف درجه حرارت متفاوت براي مدت زمان 15 سال ترسيم و تحليل شده است. نتايج اين پژوهش افزايش ميزان نسبت تنش موثر بر فشار داخلي و كرنش خزشي شعاعي و مماسي با افزايش دما در چندلايه‌هاي تك‌جهته با زاويه الياف 0 و 90 درجه را نشان ‌مي‌دهد. همچنين در چيدمان با زاويه الياف 45 درجه با افزايش تغييرات دمايي نسبت تنش موثر بر فشار داخلي كاهش يافته و مقادير كرنش خزشي شعاعي و مماسي در جداره دروني از نظر قدرمطلقي افزايش و در جداره خارجي از نظر قدرمطلقي كاهش مي‌يابند.

In this study, the distribution of radial and tangential creep strains and ratio of effective stress to internal pressure in a glass/vinyl ester thickwalled cylinder for longterm time period are studied. The constants of Schapery compatibility equations have been used for different temperatures and stresses. A symmetric multilayer composite long cylinder with 0, 45 and 90 fiber orientations has been modeled. The cylinder has been loaded by internal pressure and temperature difference. Also, the classical lamination theory has been applied for solving the equations. Viscoelastic model using PrandtlRuss relations and Mendelson’s approximation method has been analyzed. In addition, the distribution of radial and tangential creep strains and effective stress in the wall thickness for different layouts and temperatures difference in 15 years has been drawn and analyzed. The results show that the ratio of effective stress to internal pressure increases. Further, with growing the temperature in the unidirectional multilayer with 0° and 90 ° fiber orientations, the radial and tangential creep strains increase. Also, in the unidirectional multilayer with 45° fiber orientation, the ratio of effective stress to internal pressure decreases with increasing the temperature differences. In addition, the absolute values of radial and tangential creep strains in the One of them is inner and the other in outerwalls increase and decrease, respectively.