ارزيابي نتايج كمانشي پوسته‌هاي استوانه‌اي تقويت‌شده بر اساس تحليل‌هاي المان‌محدود و مقايسه آنها با مقادير حاصل از رابطه تحليلي

Evaluation of FEM instability loads of stiffened cylindrical shells and their comparison with analytical results

اطلاع از رفتار ناپايداري پوسته‌هاي تقويت‌شده و تعيين بار كمانشي متناظر تحت شرايط اعمال نيروي فشارنده محوري، بنابر كاربردهاي وسيع اين سازه‌ها در حوزه‌هاي مختلف مهندسي، مسيله‌اي است كه تاكنون مورد توجه بسياري از محققين بوده و مطالعات گسترده‌اي بر روي آن صورت پذيرفته است. با توجه به عدم امكان دست‌يابي به پاسخ‌هاي تحليلي به واسطه پيچيدگي‌هاي موجود در معادلات حاكم، شرايط‌مرزي و روند حل متناظر، بكارگيري كدهاي نرم‌افزاري المان‌محدود به عنوان تكنيك اصلي تعيين بار كمانش پوسته‌هاي استوانه‌اي تقويت‌شده جهت مدل‌سازي مسيله امري اجتناب‌ناپذير است. بر اين اساس در مقاله حاضر به مطالعه آثار تقويت‌كنندگي ريب و استرينگر پرداخته شده و ميزان اختلاف نتايج كمانشي تحليل‌هاي المان‌محدود با مقادير بدست آمده از يكي از جامع‌ترين روابط تيوري مورد بررسي و مقايسه قرار گرفته است. همچنين تلاشي جهت دستيابي به تناظر ميان مقادير بارهاي ناپايداري حاصل از كاربرد روش المان‌محدود با ميزان تقويت سازه صورت پذيرفته كه طراح را قادر خواهد ساخت تا با در اختيار داشتن تعدادي محدود از مقادير كمانشي سازه در تناظر با چند حالت تقويتي مشخص، بار كمانش مربوط به ساير حالات را بدون انجام تحليل‌هاي مجزا، تنها بر اساس روابط ميان ميزان تقويت و بار كمانش سازه، با دقتي قابل قبول درون‌يابي يا برون‌يابي نمايد.

The instability behavior of stiffened cylindrical shells and determination of the corresponding buckling loads under axial compression, according to the extended range of structural applications of them in various fields of engineering, has received a great deal of attention from researchers and an extensive number of studies have been performed on it so far. Because of a lack of the general closed form responses due to complexity of the governing equations and analyses process, using the FE software codes as the main technique of the stiffened shellʹs buckling load determination is inevitable. Accordingly, the present paper has studied the reinforcement effects of ring and stringer, and also compared the buckling loads which are evaluated by analysis of the FE numerical modeling in ABAQUS software with instability results obtained from a general analytical equation derived by other references via applying the simplifying assumptions to the governing equations. Furthermore, an attempt has been madeto extract the finite element instability load vs. structure reinforcement correspondence. This enables the designers to accurately determine the instability load of structure for other values of structureʹs stiffening volume without performing additional FE analyses, which are much more expensive in terms of computer time.