اثرات شرايط مرزي و بارگذاري بر كمانش پلاستيك ديناميكي پوسته هاي استوانه اي تحت بار ضربه اي محوري

Effects of boundary and loading conditions on the dynamic plastic buckling of cylindrical shells under axial impact

كمانش پلاستيك ديناميكي پوسته هاي استوانه اي دايروي تحت ضربه محوري در حالت متقارن مورد بررسي قرار گرفته است و با استفاده از معيار تسليم ون ميسز، روابط ساختاري بين نموهاي تنش و نموهاي كرنش براي پوسته استوانه اي از ماده الاستيك-پلاستيك، با رفتار كرنش سختي خطي استخراج شده است. معادلات ديناميكي غير خطي پوسته استوانه اي با استفاده از روش تفاضل محدود براي سه حالت از شرايط مرزي و دو نوع بارگذاري حل شده اند. دو نوع بارگذاري به‌صورت پوسته استوانه اي ساكن تحت ضربه محوري و پوسته استوانه اي متحرك همراه با جرم وصل شده تحت برخورد به ديوار صلب، در نظر گرفته شده است. رشد و گسترش كرنش هاي محوري و جانبي و همچنين شكل كمانش پوسته هاي استوانه اي از نقطه نظر انتشار موج تنش براي شرايط مرزي و بارگذاري هاي مختلف مورد بررسي قرار گرفته است. بررسي-هاي صورت گرفته نشان مي دهد كه بعد از رسيدن موج تنش پلاستيك به انتهاي آزاد، كل پوسته تحت تغيير شكل پلاستيك قرار مي گيرد. همچنين مشخص شد، كوتاه شدگي و جذب انرژي مستقل از شرايط مرزي و نوع بارگذاري مي باشند. شكل كمانش پوسته هاي استوانه اي وابسته به شرايط مرزي و نوع بارگذاري بوده و نيروي بيشينه در انتهاي آزاد و تحت ضربه مستقل از شرايط مرزي و وابسته به نوع بارگذاري است. نتايج تيوري حاضر با نتايج تجربي مقايسه و مشخص شد كه تطابق خوبي بين اين نتايج برقرار است.

In this paper, the dynamic plastic buckling of axisymmetric circular cylindrical shells subjected to axial impact is investigated. The von Mises yield criterion is used for the elastic-plastic cylindrical shell made of linear strain hardening material in order to derive the constitutive relations between stress and strain increments. Nonlinear dynamic circular cylindrical shell equations are solved with the finite difference method for three types of boundary conditions and two types of loading. Two types of loading are stationary cylindrical shells impacted axially and traveling cylindrical shells impacted on a rigid wall. The growth and improvement of axial and lateral strains and buckling shapes of cylindrical shells are investigated for different boundary and loading conditions from the viewpoint of stress wave propagation. It is found that the total length of cylindrical shell is affected by the plastic deformation when the plastic wave reaches unimpacted end. It is also found that shortening and energy absorption are independent of loading and boundary conditions. The buckling shapes are affected by loading and boundary conditions; also, peak loads at impacted and unimpacted ends are affected by loading conditions and are independent of boundary conditions. The presented theoretical results are compared with some experimental results and good agreement is obtained.