بررسی روابط تحلیلی و مدل‌‌سازی کمانش غیرخطی در فانوسی‌ها

فانوسی‌ها یکی از اجزای پرکاربرد در بسیاری از صنایع می‌باشند. غالبا داخل این اجزاء سیالی در حرکت بوده و از فانوسی به عنوان جبران‌کننده طول، نشت‌بند و جاذب ارتعاشات استفاده می‌شود. کارکرد فانوسی‌ها معمولا تحت فشار بوده و افزایش بیش از حد فشار موجب کمانش در فانوسی می‌شود. در فانوسی‌ها دو نوع کمانش رخ می‌دهد که با نام کمانش ستونی و کمانش درون صفحه‌ای شناخته می‌شوند. در این مقاله ابتدا به بررسی روابط تحلیلی ارائه شده پیرامون کمانش فانوسی پرداخته شده سپس با استفاده از نرم‌افزار اجزاء محدود آباکوس کمانش فانوسی‌ها مورد بررسی قرار گرفته و نتایج آن با نتایج تجربی موجود در منابع مقایسه شده است. بر اساس نتایج به‌دست آمده هرچند تحلیل الاستیک پدیده کمانش در فانوسی‌ها شکل مود‌های صحیح و قابل قبولی را نتیجه می‌دهد اما فشار کمانش به‌دست آمده از این تحلیل چندین برابر فشار تجربی می‌باشد. سپس با اعمال نقص به‌صورت جابه‌جایی هم شکل با چند مود ابتدایی کمانش سازه و تحلیل غیرخطی با استفاده از نمودار نیروجابه‌جایی، بار کمانش سازه محاسبه گردیده است. در ادامه تعداد مودها و میزان اعمال جابه‌جایی اولیه مورد نیاز با مقایسه نتایج تحلیل عددی با نتایج تجربی موجود مورد بررسی قرار گرفته و همگرایی مناسبی بین نتایج تحلیل عددی و نتایج تجربی به وجود آمده‌است.

Study of the Analytical Solutions and Modelling of Nonlinear Buckling in Bellows

Bellows are one of the widely used elements in various industries. These elements often contain an internal fluid flow and they are used as the length compensator, vibration absorber, and sealer. Usually, they are under pressure and out of range increasing in pressure can cause buckling of bellows. There are two types of buckling in bellows known as column buckling and inplane buckling. In this paper first, a comprehensive study was done on analytical solutions of bellows buckling in the literature and then both types of buckling were investigated by using finite element method software ABAQUS and the results were compared with the experimental results that had been reported in references. According to the results, although elastic analysis of bellows buckling gives correct mode shapes, the buckling pressure is several times as much the experimental one. Then, buckling pressure is computed by applying imperfection according to the primary buckling mode shapes and nonlinear analysis was done by the use of the pressuredisplacement curve. Finally, the necessary number of buckling mode shapes applied as imperfection and the amount of the mode shape amplitude required was investigated by comparing the results with the experimental one and finally good agreement with experimental results was obtained.