تحليل كمانش خطي و غيرخطي پوسته‌هاي بيضي‌گون دورانيِ همگن تحت فشار هيدرواستاتيك خارجي: مطالعه پارامتري عددي

Analysis of Linear and Non-linear Buckling of Homogenous Revolved Ellipsoidal Shells under External Hydrostatic Pressure: A Parametric Numerical study

پوسته‌هاي جدار نازكِ حاصل از دوران، بويژه پوسته‌هاي دو انحنايي در شاخه‌هاي مختلف مهندسي همواره توجه پژوهشگران بوده است. در اين تحقيق، تحليل كمانش خطي و غير‌خطي (با در نظرگرفتن هندسه غيرخطي) پيرامون دو نوع هندسه مختلف از پوسته‌هاي دوراني بيضي‌گون معروف به اُبليت و پروليت، تحت فشار هيدرواستاتيك خارجي ارائه شده است. پوسته‌ها از ماده همگن فولادي ايجاد شده است. از آباكوس، نرم‌افزار شناخته شده اجزاي محدود، براي اجراي شبيه‌سازي مسئله استفاده مي‌شود. تحليل چندين پارامتر مهم و موثر بر ظرفيت بار كمانشِ بيضي‌گون‌هاي دوران يافته همچون، نسبت قطر بزرگ به قطر كوچك، ميزان درصد پارامتر غيرخطي و اندازه ضخامت پوسته به ‌صورت مفصل مورد بررسي قرار داده مي‌شود. نتايج بدست آمده در قالب جداول و نمودارها گوياي اين مطلب است كه تأثير ابعاد هندسي بيضي‌گون، مقدار درصد پارامتر غيرخطي به‌‌عنوان نقص اوليه و تغيير ضخامت مي‌تواند به‌شدت در ظرفيت بار كمانش مؤثر واقع شود. همچنين، در نهايت، مشاهده مي‌شود كه اثر كاهش ظرفيت بار كمانش در پوسته بيضي‌گون اُبليت در مقايسه با انواع ديگر پوسته‌ها قابل‌توجه است. براي اطمينان از صحت نتايج، مقايسه‌اي بين نتايج تحليلي و شبيه‌سازي اجزاي محدود صورت گرفت كه تطابق خوبي بين آنها مشاهده مي‌شود.

Thin revolved shells, in particular doubly-curved shells, are of interest in many engineering applications.In this research, linear and nonlinear buckling analyses (with consideration of geometrical non-linearity) are performed on two different types of elliptical shells known as Oblate and Prolate which are under external hydrostatic pressure. These shells are made of homogeneous steel. ABAQUS (a well-known finite element software) is used for performing the simulations. Several important parameters affecting the buckling behaviour of these revolved elliptical shells are investigated in detail. These include the ratio between minor and major radii, the percentage of nonlinear buckling value and the shell thickness magnitude on buckling load capacity. The results show the significant effect of shell geometrical dimensions, the magnitude of nonlinear buckling value as an initial imperfection and the shell thickness variations on the buckling load capacity. Finally, it is also observed that the Oblate shell results in a remarkable reduction in the load capacity compared to the other shell type used in this study. To verify the validity of the results, a comparison is made between the present FEM results and the available theoretical studies and good agreement is obtained.