تحليل كمانش پوسته مركب دوانحنايي ساندويچي نسبتاً ضخيم با هسته مشبك و رويه‌هاي تقويت شده با نانولوله‌هاي كربني

Buckling analysis of moderately thick double-curved composite sandwich panel with grid-stiffened core and carbon nanotubes reinforced surface layers

در تحقيق حاضر براي اولين بار كمانش پوسته‌هاي مركب دوانحنائي نسبتاً ضخيم ساندويچي با هسته مشبك و رويه‌هاي تقويت شده با نانولوله‌هاي كربني و تحت بارگذاري استاتيكي محوري به صورت تحليلي مطالعه شده است. هسته پنل به صورت سازه مشبك و متشكل از سلول‌هاي شش ضلعي نامنظم است. با استفاده از قانون بهبود يافته مخلوط‌ها، خواص مكانيكي رويه‌هاي تقويت شده با نانولوله‌هاي كربني تعيين شده است. با در نظر گرفتن شرايط مرزي مختلف، معادله كمانش با بكارگيري روش حداقل انرژي پتانسيل و نظريه مرتبه سوم ردي استخراج و با روش ناوير حل شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه تأثير نانولوله‌هاي كربني بر بار كمانش، وابستگي زيادي به پارامترهاي هندسي هسته مشبك دارد. با تعيين مناسب مشخصات هسته مشبك، مي‌توان به ازاي كمترين ميزان نانولوله‌هاي كربني بيشترين بار كمانش را به دست آورد. مشاهده مي‌شود در حالت FG-V به ازاي مقدار كمتر نانولوله‌هاي كربني (05/0 كسر حجمي)، بيشترين بار كمانش حاصل مي‌شود. همچنين، به ازايRx/Ry=2 و توزيع FG-V شرط مرزي كاملاً ساده بيشترين بار كمانش را دارد و در حالتRx/Ry=2 و توزيع UD بيشترين بار كمانش براي پوسته با شرايط مرزي ساده-گيردار حاصل مي‌شود. در اين نوع پوسته‌ها و بر خلاف پوسته‌هاي متداول، بيشترين بار كمانش مربوط به شرايط مرزي كاملاً گيردار نمي‌باشد.

Abstract In this research, the buckling of moderately thick double-curved composite sandwich panel with grid-stiffened core and carbon nanotubes reinforced surface layers under axial static loading has been studied analytically for the first time. The panel core is consisted of irregular hexagonal cells. The mechanical properties of the carbon nanotubes reinforced layers with different distributions are determined by the improved rule of mixtures. The buckling equations are obtained by using of the minimum total potential energy principle and Reddy's third-order theory and solved via the Navier method for different boundary conditions .The results show that the effect of carbon nanotubes on buckling load is in the way that the buckling performance in each case depends on the geometric parameters of the grid core. By assigning the appropriate value for grid core characteristics, the maximum buckling load can be obtained by the minimum amount of carbon nanotubes. It is observed that in the FG-V distribution mode, for the smaller amount of carbon nanotubes (0.05 volume fraction), the maximum buckling load is obtained. Also, for Rx/Ry=2 and FG-V distribution mode, the maximum buckling load gains in simply support boundary condition. For Rx/Ry=2 and UD distribution mode, the maximum buckling load obtained from Simple-Clamped boundary condition. It can be noticed that, in this shell type, the maximum buckling load doesn’t belong to fully clamped boundary conditions.