کمانش پوسته های کامپوزیتی دوار با تقویت های طولی تحت اثر فشار محوری و جانبی با استفاده از روش نوار محدود

پوسته های تقویت شده جز اجزای اصلی سازه های هوا فضا و دریایی محسوب می شوند. به دلیل نیاز به نسبت مقاومت به وزن و سختی به وزن بالا در صنایعی مثل هوا فضا از مصالح کامپوزیتی در ساخت انواع سازه ها برای رسیدن به خواص مذکور استفاده میشود. به دلیل ضخامت ناچیز این سازه ها اساسا شکست در حالت ناپایداری ناشی از تنش های فشاری اتفاق می افتد. در این پژوهش کمانش پوسته های کامپوزیتی دوار با تقویت های طولی و تحت اثر فشار یکنواخت و غیر یکنواخت محوری و جانبی به روش نوار نیمه تحلیلی مورد بررسی قرار می گیرد. تقویت ها به صورت تیر های منحنی جدار نازک کامپوزیتی با یک محور تقارن در نظر گرفته شده اند. و به دو روش المان مجزا و روش پوسته معادل مدل سازی می شوند. در مدل پوسته معادل سختی های پوسته براساس مشخصات هندسی و مکانیکی و توزیع تقویت ها اصلاح میشوند. این مدل زمانی قابل استفاده است که تقویت ها به صورت یکنواخت در طول پوسته توزیع شوند و فاصله بین تقویت ها کم باشد. زمانی که فاصله میان تقویت ها افزایش می یابد نیاز به مدل سازی تقویت ها به روش المان مجزا می باشد. در حالت مدل سازی المان مجزا تقویت ها به جدار خارجی پوسته متصل شده اند، که برای اقناع شرایط پیوستگی تغییر مکانی بین پوسته و تقویت ها از روش تابع جریمه استفاده شده است. از تئوریهای مختلفی از جمله تئوری ساندرز برای بیان روابط کرنش تغییر مکان با در نظر گرفتن تئوری تغییر برشی مرتبه اول استفاده شده است. توابع تغییر مکان در جهت طولی پوسته و تقویت ها به صورت چند جمله ای لاگرانژی، و در جهت محیطی به صورت بسط کامل سری فوریه سینوسی و کسینوسی در نظر گرفته شده است. محاسبه بار کمانش در نقطه دو شاخگی طی دو مرحله صورت می پذیرد. در مرحله اول پس از محاسبه ماتریس سختی خطی پوسته تقویت شده تحت اثر بارگذاری خارجی ماتریس جابجایی و دوران های پوسته و تقویت بدست می آید. با استفاده از نیروهای غشایی بدست آمده از بردار جابجایی مرحله اول ماتریس سختی هندسی توسط رابطه کار مجازی بدست می آید. سپس با استفاده از تحلیل مقدار ویژه بار کمانش پوسته محاسبه می شود. علاوه بر این مسائل متنوعی از پوسته های کامپوزیتی با تقویت های طولی و بدون تقویت تحت اثر فشار محوری و فشار جانبی یکنواخت و غیر یکنواخت تحلیل شده است، که در آن ها تاثیر پارامترهای هندسی، لایه بندی الیاف، تعداد و نوع توزیع تقویت در جهت محیطی بر روی بار کمانش بررسی شده است. برای بررسی صحت روش ارائه شده، نتایج بدست آمده از برنامه نوشته شده در تحقیق حاضر با نتایج پژوهش های پیشین و نرم افزار اجزا محدود مقایسه شده اند، که دقت و بازدهی بالای روش نوار محدود نیمه تحلیلی را نشان می دهند.‏