رفتار پوسته‌های استوانه‌ای مرکب چند لایه در برابر بارهای انفجاری

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 استاد، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

3 دانشجوی دکتری مهندسی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

امروزه با توجه به افزایش خطرات ناشی از انفجار، بررسی عملکرد سازه‌ها در برابر آن از اهمیت بالایی برخوردار است. انفجار باعث ایجاد موج­های با شدت بالا بر روی سازه‌های مجاور خود می‌شود. در سال‌های اخیر از پوسته‌های ساخته شده از مواد مرکب در سازه‌های نوین در برابر انفجار استفاده گردیده است. این امر بعلت خصوصیات مکانیکی خوب این مواد از جمله مقاومت بالا نسبت به حجم، انعطاف‌پذیری و مقاومت بالا در برابر بارهای ضربه‌ای می‌باشد. بنابراین، شناخت چگونگی رفتار سازه‌هایی که با این مواد ساخته می‌شوند در برابر این گونه بارها ضروری می‌باشد. در این پژوهش، با استفاده از نرم افزار Abaqus به بررسی رفتار پوسته‌های استوانه­ای مرکب در برابر بار‌های انفجاری که از نوع بارهای ضربه­ای هستند، پرداخته شده است. بدین منظور، پارامترهای مختلف تاثیرگذار بر روی رفتار مواد مرکب و نحوه اثرگذاری آنها مورد ارزیابی قرار گرفته است. از جمله این پارامترها می‌توان به تاثیر فاصله مرکز انفجار، میزان انحنا، نحوه لایه‌بندی و اندازه زاویه داخلی اشاره کرد. در عمل ممکن است به دلیل پاره‌ای از نیازهای موجود، بازشوهایی در پوسته تعبیه شود. با بررسی صورت گرفته مشخص شد که با ایجاد بازشو می­توان تغییر مکان را کاهش داد. این راهکار با استفاده از پدیده کاهش سطح بارگیر پوسته در برابر بارهای ناشی از انفجار حاصل می­شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The behavior of the composite multi-layer cylindrical shells subjected to blast load

نویسندگان [English]

  • Amir Esmaeel Khosravi 1
  • Farzad Shahabian 2
  • Younes Nouri 3
1 MSc student in Civil Engineering, Department of Civil Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2 Professor, Department of Civil Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
3 PhD student in Civil Engineering, Department of Civil Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده [English]

Today, with the increasing damages of explosion, it is of great significance to assess the performance of structures against such damages that established by explosive load. Accidental explosions exert great and intense dynamic forces to surrounding structures. Recently, composite shells have been used in structures to protect them against explosion which is due to its high resistance to volume ratio, flexibility and resistance to shock forces. Thus, it is essential to assess how structures protected by such materials behave against these forces. In this paper, we have used Abaqus software to analyze data pertaining the behavior of composite shells against explosive loads. We assessed the various parameters affecting the behavior of CRFP and E-Glass Epoxy and how they were affected by explosive load. Some of the parameters assessed include loading, curving rate, number of layers and size of interior angle. In practice, it is necessary to include openings in the composite shell, thus it is important to evaluate the effect of these openings on the behavior of the composite shell. The survey showed that use of the opening has fallen down shift. The reason for this phenomenon is reduction of area that effected by explosive load in composite shell

کلیدواژه‌ها [English]

  • SHELL
  • Composite
  • Cylindrical
  • Blast load
  • opening

[1] LeBlanc J, Shukla A. Dynamic response of curved composite panels to underwater explosive loading: experimental and computational comparisons. Composite Structure 2011;93:3072–81.

[2] Kumar P, Stargel DS, Shukla A. Effect of plate curvature on blast response of carbon composite panels. Compos Struct 2013;99:19–30.

[3] Arora H, Hooper PA, Dear JP. Dynamic response of full-scale sandwich composite structure subject to air-blast loading. Composites Part A 2011;42:1651–62.

[4] Turkmen HS. Structural response of laminated composite shells subjected to blast loading: comparison of experimental and theoretical methods. J Sound Vib 2002;249(4):663–78.

[5] Lee Y-S, Lee K-D. On the dynamic response of laminated circular cylindrical shells under impulse loads. Computite Structrucre 1997;63(1):149–57.

[6] Tekalur SA, Shivakumar K, Shukla A. Mechanical behavior and damage evolution in E-glass vinyl ester and carbon composites subjected to static and blast loads. Composites Part B 2008;39:57–65.

[7] Yifei Gao, Michelle S. Hoo Fatt., “Dynamic pulse buckling of single curvature composite shells under external blast,” Department of Mechanical Engineering, The University of Akron, Akron,  2011.

[8] Dushyanth Sirivolu, Michelle S. Hoo Fatt., “Dynamic stability of double-curvature composite shells under external blast,” Department of Mechanical Engineering, The University of Akron, Akron, 2015.

[9] Abaqus, Inc., Abaqus user manual, version 6.12. Dassault Systèmes, 2012.

[10] Lapp CK. Design allowables substantiation. In: Peters ST, editor. Handbook of composites. London: Chapman & Hall; 1998. p. 758–77.