مطالعه تجربي و عددي كمانش نيم استوانه مشبك كامپوزيتي

Experimental and numerical study of the buckling of semicylindrical composite lattice

سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي از سازه‌هاي نوين هستند كه به‌دليل دارا بودن فوايدي همچون استحكام ويژه بالا، سبكي و مقاومت به خوردگي، كاربرد روزافزوني در صنايع مختلف دارند. از جمله كاربرد اين سازه‌ها در صنايع موشكي، ماهواره‌برها، بدنه هواپيماها و صنايع دريايي مي‌باشد. اين سازه‌ها معمولا از دو بخش پوسته و بخش مشبك تشكيل مي‌شوند. بخش مشبك اين سازه‌ها از سيستم ريب‌هاي مورب، حلقوي و طولي تشكيل شده است. در هنگام بارگذاري، انتقال نيرو از پوسته به ريب‌ها اتفاق مي‌افتد و ريب‌ها بار را در كل سازه پخش مي‌كنند. در اين مقاله ابتدا به نحوه ساخت نيم استوانه مشبك كامپوزيتي اشاره مي‌شود. در ادامه با استفاده از نرم‌افزار المان محدود آباكوس به بررسي رفتار كمانشي سازه نيم‌‌استوانه مشبك كامپوزيتي پرداخته شده است. به‌منظور تحليل شرايط مختلف تاثير پارامترهاي مختلف از جمله ضخامت پوسته و زاويه لايه‌هاي پوسته نيز در تحليل عددي بررسي شده است. همچنين ميزان تاثير پارامترهاي مختلف از جمله الگوهاي گوناگون و ارتفاع ريب توسط تحليل المان محدود به‌دست آمده است. علاوه بر اين، براي اعتبارسنجي نتايج حاصل از نرم‌افزار، آزمايش تجربي نيز انجام پذيرفته و مقايسه‌اي بين نتايج تجربي و عددي انجام شده است.

Composite lattice structures, due to their advantages such as high strength, light weight and resistance to corrosion are recently employed in various industrial applications including aerospace and marine structures. These structures are usually composed of two major parts: the shell and the lattice structure. The lattice part is made of a system of Helical, Hoop or axial ribs. During loading, the loads are transferred to the ribs and the ribs distribute the loads throughout the structure. In the present paper, first the fabrication of the semicylindrical lattice structure is explained.  Then, the buckling behavior of the semi cylindrical lattice structure is investigated using the ABAQUS finite element software. The effect of various parameters such as the thickness and ply angles in the shell laminate were studied. Moreover, the effect of rib parameters such as different patterns and the rib thicknesses were obtained by finite element analysis. In addition, in order to validate the results, a comparison between the experimental and finite element results was performed.