تحقیقات آزمایشگاهی و عددی تاثیر پارامترهای هندسی در ظرفیت کمانشی پوسته های استوانه ای کامپوزیتی جدار نازک تحت بارگذاری فشار خارجی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 هیات علمی دانشگاه ارومیه

2 گروه فنی و مهندسی ، پردیس دانشگاهی دانشگاه ارومیه،ارومیه،ایران

چکیده

کمانش یکی از موضوعات مهم در تعیین رفتار مکانیکی پوسته‌های استوانه‌ای به‌ ویژه پوسته‌های کامپوزیتی است. آنچه بررسی این موضوع را در پوسته های استوانه ای کامپوزیتی حائز اهمیت می‌سازد، پیچیدگی رفتار سازه ای این نوع ساختارها تحت اثر انواع بارگذاری‌ های ویژه‌ای مانند کمانش تحت بار فشار خارجی است. بارگذاری فشار جانبی یکنواخت در مخازن موقعی رخ می دهد که مخازن در حالت تخلیه مایعات ذخیره شده در آنها می باشند. و اگر تمهیدات خاصی مانند باز کردن شیرهای تخلیه انجام نگیرد و یا درست عمل نکنند در اینصورت در مخازن کمانش اتفاق خواهد افتاد و موجب خرابی کلی مخازن خواهد شد. در این تحقیق جهت بررسی رفتار کمانشی نمونه های آزمایشگاهی تحت اثر فشار یکنواخت جانبی، از دستگاه مکش هوا استفاده می شود. همزمان با کمانش، ترک های ریز همراه با صدای خفیف در جداره پوسته ایجاد گردیده و پس از رسیدن به مرحله فرو ریختگی روند بارگذاری متوقف می‌‌‌- گردد. در این مقاله تاثیر پارامترهای هندسی بی بعد L/R و R/t تحت فشار بیرونی بر رفتار کمانشی آن بررسی شده است. رفتارکمانشی این پوسته ها تحت فشار خارجی در آزمایشگاه مورد بررسی و با نتایج نرم افزاری و تئوری مورد مقایسه قرار می گیرد. نتایج نشان داد در نمو نه ها با طول مساوی با افزایش پارامتر هندسی R/t ، ظرفیت کمانشی پوسته ها کاهش و تعداد مدهای کمانشی افزایش می یابد و با افزایش پارامتر L/R ظرفیت کمانشی پوسته ها افزایش و تعداد مدهای کمانشی کاهش می یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

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

نویسنده [English]

  • Ali Pashaei taghlidabad 2
1
2 Faculty of Engineering, International Pardis of Urmia University, Urmia, Iran
چکیده [English]

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.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Buckling
  • Composite cylindrical shells
  • Geometric Parameters
  • Uniform external pressure
  • Buckling Capacity

مراجع

[1] Donnell, L.H. (1934). A new Theory for the Buckling of Thin Cylinders under Axial Compression and Bending. Transactions of ASME 56: 795 – 806.
[2] Khot, N.S. (1970). Buckling and Post buckling Behavior of Composite Cylindrical Shells under Axial Compression. AIAA Journal, Vol. 8, pp. 229-235.
[3] Tsouvalis, N.G. and Zafeiratou, A.A. and Papazoglou, V.J. (2003). The Effect of Geometric Composite Laminated Cylinders under External Imperfections on the Buckling Behavior of hydrostatic pressure. Journal of Composites, Vol. 34, pp. 217–226.
[4] Moreno H. and Douchin, B. and Collembet, F. and Choqueuse, D. and Davies, P. (2008). Influence of Winding pattern on the Mechanical Behavior of Filament Wound Composite Cylinders under External Pressure.  Journal of Composites Science and Technology, Vol. 68, PP. 1015 -1024.
[5] Shen, H.S. (2008). Boundary Layer Theory for the Buckling and Post buckling of anisotropic laminated Cylindrical Shells. Part I: Prediction under Axial Compression. Composite Structure, Vol. 82, PP. 346-361.
[6] Hur, S. and Son, H. and KWeon, J. and Choi, J. (2008). Post buckling of Composite Cylinders under External Hydrostatic Pressure. Journal of compos struct, Vol. 86, PP.114-124.
 [7] Arikan, H. (2010). Failure Analysis of 3 Filament Wound Composite Pipe with an inclined Surface Crack under Static Internal Pressure,  Journal of Composite Structures, Vol. 92, No. 1, pp. 182-187.
[8] Dey, A. and Pandey, K.M. and Choudhury, P.L. (2014). A Comparison Study of Filament Wound Composite Cylindrical Shell used in under Water Vehicle Application by Finite Element Method. 5 th International & 26th all India Manufacturing Technology, Design and Research Conference.
[9] Vakili, M. and Showkati, H. (2016). Experimental and Numerical Investigation of Elephant Foot Buckling and Retrofitting of Cylindrical Shells by FRP. Journal of Composites for Construction, MAY, Vol. 112, pp. 256-264.
[10] Kamjou, M. (2016). Experimental investigation of elasticity and ova ling of sections of polypropylene GRP tubes and concrete with different resistance. Published at the international conference on civil, architectural, Urban and environmental management in the third millennium, Iran.
[11] Abrar, F. and et al. (2017). Impact Responses, Compressive and Burst Tests OF Glass/Epoxy (GRE) Composite pipes. Journal of Physics, Conference Series, Iop Publishing.
[12] Aydin, A. C. and Yaman, Z. and Ağcakoca, E. and Kiliç, M. and Maali, M. and Dizaji, A. A. (2019). CFRP effect on the buckling behavior of dented cylindrical Shells. International Journal of Steel Structures, pp. 1-11.
[13] Korucuk F. M. A,, Maali, M., Kılıç, M., Aydın, A. C. (2019).   Experimental analysis of the effect of dent variation on the buckling capacity of thin-walled cylindrical shells, Thin-walled structures, Vol. 143, 106259.
[14] Maali, M. and  Kılıç, M. and Yaman, Z. and  Ağcakoca, E. and, Aydın A. C. (2019). Buckling and post-buckling behavior of various dented cylindrical shells using CFRP strips subjected to uniform external pressure: comparison of theoretical and experimental data. Thin-Walled Structures, VOL. 137, pp. 29-39.
[15] Najand, N. and  Ebrahimi Fakhari, H. and Abolghasemi, A. and  Hashemi, P. (2020).The effects of the production parameters of the extruded tubes on the buckling strength of cylindrical containers. Production & Manufacturing Research, VOL. 8, NO.1, pp. 196-221.
[16] Bagheri, B. and Abbasi, M. and Kehtabche, M.  (2012). Abacus Application Reference. Kian Rayaneh Sabz Publication, Tehran.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 02 مرداد 1399
  • تاریخ بازنگری: 16 مهر 1399
  • تاریخ پذیرش: 04 بهمن 1399

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار