مقايسه بار بحراني كمانش پوسته‌هاي استوانه‌اي بادرز، شامل دو نوع گشودگي دايروي يا لوزوي به روش‌هاي آزمايشگاهي و عددي

Comparison of Buckling load of Cylindrical Shells with Seam, Consisting of Two Types of Circular or Lozenge Cutouts, by Numerical and Experimental Methods

پوسته‌هاي استوانه‌اي به صورت رايج در صنايع مختلف از جمله صنايع هواپيماسازي، موشك، خطوط لوله، دوچرخه‌سازي، زيردريايي‌ها، وسايل مكانيكي مختلف، اتومبيل، سازه‌هاي تزييني ساختمان‌ها و... بكار مي‌روند. پوسته‌هاي استوانه‌اي به دليل وزن كم، مقاومت زياد و راحتي ساخت، كاربردهاي گسترده‌اي در صنايع دارند. اين سازه‌ها در حين كار، تحت انواع نيروها ازجمله نيروهاي محوري، پيچشي، فشار داخلي، يا تركيبي از انواع بارگذاري قرار مي‌گيرند. پوسته‌هاي استوانه‌اي با گشودگي‌هاي مختلف، به خاطر داشتن ناپيوستگي‌هاي هندسي تحت تأثير تمركز تنش و ناپايداري سازه مي‌باشند. بررسي اثرات حفره روي تحمل باربري و رفتار كمانشي پوسته‌هاي استوانه‌اي از دغدغه‌هاي سازندگان و طراحان بوده و هست. در اين مقاله، كمانش پوسته‌هاي استوانه‌اي داراي درز، با گشودگي‌هاي لوزوي يا دايروي تحت بار محوري، به روش‌هاي عددي و آزمايشگاهي مورد بررسي قرار گرفته است. پوسته‌ها از جنس فولاد با استاندارد (No: 1.0110 ST 37, DIN) در نظر گرفته شده اند كه يكي از پركاربردترين مواد استفاده شده در صنايع مختلف از جمله ساختمان‌سازي سنتي و صنعتي، گاز، نفت و پتروشيمي مي‌باشند. اثر گشودگي‌هاي مختلف بر بار بحراني پوسته ها مورد تحليل قرار گرفته است و در ادامه، نتايج به دست آمده از نرم‌افزار آباكوس با نتايج آزمايشگاهي، مقايسه گرديده‌اند.

Cylindrical shells are commonly used in various industries such as manufacturing airplanes, missiles, pipelines, bicycles, submarines, different automobile devices, decorative structures for buildings, etc. They have extensive applications in industries because of their low weight, high resistance and ease of use. While working, these structures undergo various forces such as axial, torsional, internal pressure, or a combination of different loadings. Cylindrical shells with different openings are under the effect of tension concentration and instability of structure due to their geometric disconnections. The study of pore effects on load carrying and buckling behavior of cylindrical shells has been and, still is, among the manufacturers and designers’ concerns. In this paper, the buckling of cylindrical shells with seam, with lozenge or circular openings under axial load has been investigated using numerical and laboratory methods. The shells are of steel (standard: No: 1.0110 ST 37, DIN) which is one of the most common materials used in various industries including traditional and industrial construction, gas, oil and petrochemical industries. The effect of different openings on the buckling load of shells has been analyzed, and the obtained results have been compared with those obtained in the lab using Abacus software.