تحليل ناپايداري پوسته هاي استوانه اي مشبكِ بهينه وزني براساس يك مدل جديد

Stability analysis of weight optimum waffle cylindrical shells -A new approach

در اين مقاله، يك روش تحليلي براي بررسي كمانش خطي سازه هاي تقويت شده با شبكه منظم متساوي الاضلاع ارايه شده است. پوسته مشبك تحت بار محوري قرار دارد. شرط مرزي پوسته در دو طرف، تكيه گاه ساده است. معادلات تعادل سازه با استفاده از تيوري كلاسيك پوسته ها و شبكه منظم بر مبناي يك روش معادل سازي جديد ارايه شده است. ماتريس سفتي كل پوسته از جمع ماتريس سفتي پوسته و ماتريس سفتي تقويت كننده ها با نسبت حجمي هاي مشخص استخراج مي شود. در اين تحليل، با استفاده از روش انرژي، معادلات تعادل پوسته مشبك با استفاده از فرضيات تيوري پوسته فلوگه به دست آمده است. براي حل مسيله، از روش تحليلي ناوير استفاده شده است. به منظور اعتبارسنجي و صحه گذاري بر نتايج، از يك مدل سه بعدي المان محدودِ ايجاد شده در نرم افزار انسيس استفاده شده است. نتايج حاكي از دقت بالاي روش حاضر در قياس با ديگر روش هاست. در پايان، تاثير هر يك از پارامترهاي هندسي بر روي بار بحراني كمانش استوانه مشبك بررسي شده است. روش حاضر مي تواند، به عنوان يك مدل دقيق و پايدار، توسط طراحان و مهندسان مورد استفاده قرار گيرد كه منجر به بالا رفتن كيفيت طراحي آن ها خواهد شد.

In this article, an analytical procedure is presented for prediction of linear buckling load of a waffle cylinder stiffened by an array of equilateral triangles. The grid stiffened shell is subjected to axial loading condition. The shell has simply supported boundary conditions at its two edges. The equivalent stiffness of the stiffener and skin is computed by superimposing between the stiffness contributions of the stiffeners and skin using a new method. Total stiffness matrix of the shell is composed of stiffness matrix of skin and grids with special volume fractions. In this analysis, using energy method, equilibrium equations of the grid stiffened shell are extracted based on the thin shell theory of Flugge. The Navier solution is applied to solve the problem. A 3-D finite element model was also built in ANSYS software to show the accuracy and validity of the present solution. The results show that the presented new approach has high accuracy and precision. The effect of various geometrical parameters on the critical buckling load is investigated. Due to the stability and accuracy, the presented method can be used by many designers and engineers to improve design quality.