روشي ساده براي محاسبه بار كمانشي سازه‌هاي مشبك مخروطي از مواد مركب تحت اثر بار محوري

Simple method for buckling load of composite conical Lattice structures under axial load

در اين مقاله، از رابطه‌هاي هندسي ساده براي تعيين ابعاد و هندسه يك سازه مشبك مخروطي استفاده شده است و با كمك از همين رابطه‌ها و رابطه كلاسيك بار كمانشي يك تير اويلري، باركمانش بحراني يك سازه پوسته‌اي مشبك مخروطي ‌از موادمركب تحت بار محوري، با روش تحليلي محاسبه شده است. در ادامه نتايج اين تحليل با نتايج حاصل از آزمايش و نتايج حاصل از تحليل المان مقايسه شده است. در اين مقاله، با به‌دست آوردن ضريب طول موثر، از رابطه تير اويلري براي محاسبه كمانش استفاده شده است. نمونه‌هاي آزمايشي با يك روش ابتكاري در يك قالب قابل انعطاف از الياف شيشه با روش رشته ‌پيچي‌تر، در رزين اپوكسي توليد شده‌اند. از يك دستگاه كشش براي آزمايش فشاري محوري نمونه‌ها، استفاده شده است. اين دستگاه، بار فشاري را بر حسب جابه‌جايي نسبي دو انتهاي سازه را به‌دست مي‌دهد. با استفاده از منحني حاصل از بار-جابه‌جايي مي‌توان باركمانش بحراني سازه را تعيين نمود. در اين آزمايش مدهاي واماندگي سازه مشبك همچون كمانش عمومي و شكست ريب مشاهده شد. نتايج آزمايش و المان محدود نشان‌ مي‌دهند، حل تحليلي در پيشگويي بار كمانش بحراني سازه براي طراحي اوليه، داراي كارايي مناسبي است. همچنين، حل تحليلي در پيشگويي بار كمانش بحراني يك پوسته مشبك مخروطي كه دو ريب محيطي نزديك به انتهاي بزرگان تقويت شده است، دقيق‌تر است.

This paper describes a simple method for determining the critical buckling load of composite lattice conical structures under axially compressive load. To reveal the critical buckling strength of conical lattice structures, an analytical method based on the classical beam-column theory was applied. Characteristic equations were built according to the equilibrium equations. Furthermore, the buckling behavior of the conical composite shells under axial compression were investigated using experimental method. The specimens used in the experiment were made from glass/epoxy by winding the continuous glass fibers wetted with epoxy on a die with helical and circumferential grooves adopting a simplified manufacturing process. A relatively new flexible tool was developed for forming the grid-structures die, and the specimens were tested by using a universal testing machine. The diagrams of axial load versus displacement were recorded in real time during the tests. The experimental results describe failure modes that are present in the structures such as rib crippling, and general buckling. Axial buckling tests were carried out and the results were compared with the analytical method. The results have been summarized to verify the analytical method. Also, the proposed model was verified with the aid of finite element analysis. The proposed model suggests the possibility to improve the preliminary design solution with respect to the fully analytical approach.