بررسي تجربي و عددي كمانش ديناميكي پوسته مخروط كامپوزيتي ناقص تحت بارگذاري خارجي

Experimental and Numerical Investigation of Dynamic Buckling of a Composite Truncated Conical Shell Under External Loading

پوسته هاي كامپوزيتي مخروطي در صنعت كاربرد وسيعي دارند و تحليل پايداري آن امري ضروري مي باشد. در اين مقاله، پايداري پوسته مخروطي كامپوزيتي تحت فشار بار ديناميكي خارجي به كمك روش عددي و تجربي مورد بررسي قرار گرفته است. در آزمايش تجربي، كامپوزيت با الياف شيشه و زواياي 90درجه براي ساخت نمونه انتخاب و روش لايه گذاري دستي براي ساخت پوسته كامپوزيتي به كار گرفته شده است. ست آپ تست كه شامل ظرف مخزن فشار و سيستم ثبت ديتا مي باشد، طراحي و براي پيدا كردن بار بحراني كمانش، تاريخچه مخزن فشار در مدت زمان بارگذاري، استفاده شده است. كمانش قطعه به كمك تغيير محسوس در روند فشار ثبت شده مشخص مي گردد كه به دليل تغيير حجمي است كه با كمانش، درون مخزن فشار اتفاق مي افتد. براي حل عددي از نرم افزار آباكوس استفاده شده است. براي اين منظور در يك زمان مشخص بارگذاري، مخروط كامپوزيتي را تحت بار ديناميكي قرار مي دهيم و جابجايي يك گره خاص از آن را نسبت به زمان رسم مي كنيم. سپس با تغيير مداوم بار و رسم نمودار آن بر حسب زمان، باري كه در آن تغيير جابجايي نسبت به حالت قبل قابل ملاحظه بشود به عنوان بار كمانش ديناميكي ثبت مي شود. در هر دو روش مطالعات تجربي و عددي، آستانه پايداري پوسته در برابر بار ديناميكي قابل تشخيص مي باشد. نهايتاً نتايج با هم مقايسه شده و يك نتيجه كاربردي مشاهده شده است.

Composite conical shells have extensive industrial application and stability analysis is necessary for them. In this article, stability of composite conical shells subjected to dynamic external pressure is investigated by numerical and experimental methods. In experimental tests, cross-ply glass woven fabrics were selected for manufacturing of specimens. Hand-layup method was employed for fabricating the glass-epoxy composite shells. A test-setup that includes pressure vessel and data acquisition system was designed. For detecting the buckling load, pressure history of vessel during loading was used. Because of suddenly changing in volume of pressure vessel in instability moment, a disruption in pressure history can be observable. Also, numerical analyses are performed in Abaqus software. For doing this at a distinct loading time, we load composite cone with dynamic external loading and then draw displacement of a specific node versus time. an‎d then with continuous changing of loads and drawing it versus time, the load on which variation of displacement become significant has been considered as dynamic buckling load. In both of experiments and numerical studies, increasing of shell’s stability threshold in dynamic loading is recognizable. Finally, results are compared together while a good correlation is observed.