مطالعه و شبیه‌سازی اجزا محدود پدیده دوپایایی در پوسته‌های استوانه‌ای کامپوزیتی چندلایه تقویت شده با الیاف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگاه مواد و انرژی، اصفهان، ایران

2 دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

مقاله حاضر به بررسی پدیده دوپایایی در پوسته‌های استوانه‌ای شکل کامپوزیتی چندلایه تقویت شده با الیاف می‌پردازد. علت اصلی پدیده‌ی دوپایایی در این سازه‌ها چینش نامتقارن و زاویه قرارگیری الیاف در این لایه‌ها است. ابتدا روابط سینماتیک و معادلات ساختاری ارائه داده می‌شوند. سپس ترتیب چینش نامتقارن لایه‌ها که منجر به استقلال پیچش و خمش می‌شوند توضیح داده می‌شود. وجود وضعیت پایدار دوم در سازه‌های دوپایا با توجه به وجود یک کمینه‌ی موضعی انرژی کرنشی در آن‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرد، به طوری که سازه در نقطه‌ی کمینه‌ی انرژی کرنشی باقی‌مانده و به وضعیت پایدار اولیه خود باز نمی‌گردد. به همین منظور روابطی برای تعیین انرژی کرنشی کل پوسته ارائه می‌گردد و کمینه‌ی موضعی آن مشخص می‌شود. همچنین هندسه و شکل پوسته در وضعیت پایدار دوم از روی نمودارهای انرژی کرنشی تعیین می‌گردد. در ادامه شبیه‌سازی اجزای محدود ارائه می‌شود. نتایج حاصل‌از شبیه‌سازی تطابق خوبی را با نتایج حاصل‌از روابط تئوری و نمودارهای انرژی کرنشی نشان می‌دهد. نوآوری‌ مقاله ارائه‌ی یک رابطه تحلیلی برای محاسبه انرژی کرنشی پوسته دوپایا می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Study and Finite Element Simulation of the Bistability Phenomenon in Cylindrical Fiber-Reinforced Laminated Composites

نویسندگان [English]

  • Hadi Gourabi 1
  • Shahram Hadian 2
1 Institute of Materials and Energy, Isfahan, Iran.
2 Faculty of Engineering, University of Isfahan, Isfahan, Iran
چکیده [English]

This study aims to investigate the Bi-Stability phenomenon in cylindrical fiber reinforced laminated composite shells. The origin of Bi-Stability behavior could be found in particular anti-symmetric layup sequence and fibers orientation. First, the kinematic and constitutive equations are derived, based on Classical Laminate Plate Theory (CLPT). Afterwards, the layup sequence and the way it leads to bending and twisting decoupling would be described. The Bi-Stability will be explained due to existence of one local minimum of strain energy, which indicates the second stable state of the plate. Analytical equations are introduced in order to calculate the cylindrical shell's total strain energy under pure bending and the second stable state geometry and characteristics are derived from the strain energy plots and the local strain energy minimum position, which is depicted in the plots. Furthermore, a finite element simulation will be performed in order to verify the presented theory to explain Bi-Stability phenomenon.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fiber reinforced laminated composites
  • Cylindrical shell
  • Antisymmetric layup sequence
  • Bistability
  • Strain energy
[8]       F. Mehralian, “Analysis Cured Shape of Bistable Structures Using Analytical Method,” M. Sc., Shahrekord University.
CAPTCHA Image