تحلیل عددی و تجربی استحکام کمانشی سازه استوانه ای مشبک کامپوزیتی قبل و بعد از اعمال ضربه عرضی سرعت پایین

در چند دهه گذشته، مواد کامپوزیتی به دلیل استحکام و سفتی ویژه بالا مورد توجه و علاقه محققین درباره سازه‌‌های سبک قرار گرفت. در این بین، سازه‌‌های مشبک و تقویت شده کامپوزیتی به عنوان یک ساختار بسیار کارآمد، به خصوص در تحمل بارهای فشاری محوری مطرح شدند. در این پژوهش، چند هدف اصلی دنبال شده است: (1) آنالیز استوانه‌‌ مشبک کامپوزیتی تحت بار محوری فشاری، (2) آنالیز استوانه‌‌ مشبک کامپوزیتی تحت بار ضربه عرضی سقوط آزاد و مطالعه آسیب ناشی از آن، (3) آنالیز اثر ضربه عرضی سقوط آزاد بر حداکثر استحکام سازه در بارگذاری محوری فشاری. برای نیل به اهداف فوق، از روش المان محدود و روش تجربی استفاده شده است. در روش المان محدود، از نرم‌‌افزار آباکوس برای تعیین حداکثر مقدار قابل تحمل بار محوری فشاری توسط سازه و همچنین پاسخ ضربه عرضی، جذب انرژی سازه و آسیب ناشی از ضربه استفاده شده است. در روش تجربی، ابتدا به ساخت دو نمونه استوانه‌‌ مشبک کامپوزیتی از جنس کولار/ اپوکسی پرداخته شده است. سپس این نمونه‌‌ها مورد بارگذاری ضربه عرضی و آزمون بار محوری فشاری (قبل و بعد از اعمال ضربه و بروز آسیب) قرار گرفته‌‌اند. در نهایت، نتایج این دو روش، شامل نیرو و زمان برخورد و ناحیه آسیب دیده، با یکدیگر مقایسه شده‌‌اند. نتایج نشان می‌‌دهند که علی‌‌رغم اینکه ضربه سقوط آزاد (با یک انرژی معلوم) به سازه آسیب می‌‌زند، ولی سبب افت قابل ملاحظه‌‌ای در حداکثر استحکام استوانه مشبک، در بارگذاری محوری فشاری نمی‌‌شود.

Numerical and Experimental Buckling Strength Analysis of Composite Grid Stiffened Cylindrical Shells Before and After Applying LowVelocity Transverse Impact

Composite materials became a great interest of researchers on light weight structures during the last decades due to their high specific strength and high specific stiffness. Lattice and grid stiffened structures are one of these efficient composite structures especially for axial compressive loads. In this research, the following main objectives are followed: (1) The buckling strength analysis of the lattice cylinders subjected to axial compressive force, (2) The impact response and damage analysis of the lattice cylinders subjected to the transverse impact of a falling object, (3) The buckling strength analysis of the lattice cylinders subjected to axial compressive force after applying transverse impact to the structure. In order to achieve the above purposes, the finite element and the experimental methods are used. In the finite element method, ABAQUS software is used to find maximum axial strength of the structure and the impact results of the structure due to its energy absorption and damage properties. In the experimental method, first, two samples of the lattice composite cylinders are made of Kevlar/Epoxy material and then they are subjected to impact test and also buckling strength tests before and after applying transverse impact when damage occurs in the lattice structure. Finally, the results of these two methods, including impact force, impact time and damage area have been compared. Results show that the damage of the structure due to the impact test, do not causes the maximum buckling strength of the structure to be reduced significantly.