بررسی رفتار کمانشی پوسته های استوانه ای جدار نازک با مصالح gfrp تحت بار فشار خارجی

پوسته ها به عنوان عناصر سازه ای در مهندسی عمران، مکانیک و هوافضا اهمیت زیادی دارد. به علت کم بودن ضخامت پوسته در مقایسه با سایر ابعاد آن، کمانش به عنوان یک حالت حدی برای تحلیل پوسته به شمار می رود و مقاومت کمانشی یک معیار مهم برای طراحی می باشد. با ورود مصالح نوین از قبیل frp به بازار ساخت وساز، نیاز است رفتار و نقش این مصالح در کمانش سازه های پوسته ای بیشتر مورد بررسی قرار گیرد. بدیهی است رفتار این مصالح به مراتب پیچیده تر از مصالح ایزوتروپیک می باشد. در این تحقیق از بارگذاری فشار یکنواخت خارجی استفاده شده است. این نوع بارگذاری عموماً موقع تخلیه مخازن و پوسته های استوانه ای به وجود می آید. در این مقاله، تاثیر پارامتر هندسی بی بعد l/r در ظرفیت کمانشی و رفتار الاستیک پوسته های استوانه ای جدار نازک با مصالح gfrp به صورت عددی (با استفاده از نرم افزار abaqus) و آزمایشگاهی، تحت بار فشار یکنواخت خارجی با شعاع ثابت و طول متغیر، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج تحقیقات آزمایشگاهی مطابقت خوبی با نتایج تحلیل های عددی مدل سازی شده نشان می دهد. با افزایش پارامتر هندسی l/r، ظرفیت کمانشی و تعداد مدهای کمانشی تقلیل می یابد و همچنین مخازن در تست دوباره نتوانستند ظرفیت اولیه خود را تکرار نمایند ولی نمونه ها در تست اولیه و تکرار با وجود تشکیل ترک ها، حالت الاستیک خود را حفظ و پس از باربرداری به حالت اولیه خود بازگردند.

Investigation on the Buckling Behavior of GFRP Thin-walled Cylindrical Shells under External Pressure

Structural applications of composite materials are used in various structures of oil and gas industry, water supply and sewage systems and a wide range of industries, such as marine, aerospace, and military industries. Experimental and numerical studies show that the structural buckling failure is the major danger action for thinwalled cylindrical shells. Uniform lateral loading in tanks occurs when tanks are in the state of liquid discharge. Moreover, if special contrivances such as the drainage valves do not work or properly, then buckling phenomenon and will cause an overall failure in the tank. There are extensive research on the buckling and postbuckling of thinwalled steel tanks under external pressure, but research on composite cylindrical shells is very low. The only studies in the context of buckling of external pressure are done, by Hur et al. (2008) and Moreno et al. (2008), with the difference that in both studies, the type of material and loading are different from the present study. In this paper the effect of L/R geometrical parameter on the buckling behavior of GFRP cylindrical tanks will be studied.