پيش بيني بار بحراني كمانش پوسته هاي استوانه اي كامپوزيتي تقويت شده با شبكه هاي لوزي شكل بر اساس آناليز ارتعاشات غيرخطي

Prediction of the critical buckling load of stiffened composite cylindrical shells with lozenge grid based on the nonlinear vibration analysis

پوسته هاي كامپوزيتي تقويت شده مشبك به دليل خواص منحصربفردشان، يكي از سازه هاي پركاربرد در صنايع هوايي، دريايي و خودروسازي مي باشد. در دهه هاي اخير تحقيقات بسياري زيادي براي پيش بيني بار بحراني كمانش پوسته هاي كامپوزيتي تقويت شده مشبك، بدون خرابي يا شكست انجام شده است. يكي از مهم ترين روش هاي غيرمخرب، روش همبستگي ارتعاشي يا وي سي تي مي باشد كه مبناي آن آناليز ارتعاشات غيرخطي مي باشد. هدف تحقيق حاضر پيش بيني بار بحراني كمانش پوسته هاي استوانه اي كامپوزيتي تقويت شده با شبكه هاي لوزي شكل با استفاده از روش وي سي تي مي باشد. براي اين منظور در ابتدا تحليل ارتعاشات خطي و غيرخطي پوسته ي استوانه-اي كامپوزيتي با استفاده از نرم افزار المان محدود آباكوس و در بارهاي فشاري مختلف انجام شد. در مرحله ي بعد با استفاده از نتايج عددي، بار بحراني كمانش خطي سازه مذكور محاسبه شد. سپس به كمك روش وي سي تي بار بحراني كمانش غيرخطي پوسته ها ي استوانه اي كامپوزيتي تقويت شده مشبك پيش بيني گرديد. در ادامه و براي صحت سنجي نتايج روش وي سي تي، پنج پوسته ي كامپوزيتي تقويت شده مشابه و با شرايط يكسان و با استفاده از روش پيچش الياف ساخته شد و تحت آزمون فشار محوري قرار داده شد. در نهايت بار بحراني كمانش تجربي به دست آمد. نتايج نشان مي دهد كه اختلاف بار بحراني كمانش غيرخطي پيش بيني شده به روش وي سي تي با بار بحراني كمانش به دست آمده از آزمايش تجربي كمتر از 3 درصد مي باشد كه اين موضوع دال بر مناسب بودن روش وي سي تي براي پيش بيني بار بحراني كمانش با دقت بسيار بالا براي پوسته هاي استوانه اي كامپوزيتي تقويت شده با شبكه هاي لوزي شكل مي باشد.

Due to unique properties, grid stiffened composite cylinder shells are used extensively in aviation, marine and automotive industry. In recent decades, several studies are done to predict the critical buckling load of grid stiffened composite cylinder shells without breakdown or failure. Vibration Correlation Technique (VCT) is one of the most important non-destructive methods that based on nonlinear vibration analysis. The aim of this research is the prediction of the critical buckling load of stiffened composite cylinder shells with lozenge grid by using VCT. For this purpose, linear and nonlinear vibration analysis of composite cylindrical shells were performed in different compressive loads by using finite element software ABAQUS, firstly. In the next step, linear buckling critical load was determined by using numerical methods. Then, non-linear critical buckling load of grid stiffened composite cylinder shells was predicted by using VCT. To validate the results of VCT, five composite cylindrical shells were fabricated by using filament winding method with same conditions and was placed under axial compression test. Finally, the critical buckling load was measured experimentally. The results show that the difference between the critical buckling load of VCT with experimental buckling load is less than 3%. This subject implies that VCT is suitable for prediction of critical buckling load of stiffened composite cylinder shells with lozenge grid with very high accuracy