تحلیل پس‌کمانش کامپوزیت‌های چندلایه دارای گشودگی به روش‌های تجربی، عددی و نوار محدود

طراحی بهینه چندلایه های حاوی گشودگی تحت فشار به منظور دست یابی به بیشترین مقاومت کمانشی در مقایسه با وزن سازه امری بسیار ضروری، خصوصاً در سازه های هوایی است. در این پژوهش رفتار کمانش و پس کمانش ورق چندلایه های کامپوزیتی با لایه چینی متعامد متقارن شامل گشودگی با قطرهای مختلف به صورت تجربی، نیمه تحلیلی و عددی بررسی شده است. برای بررسی نیمهتحلیلی کمانش ورق کامپوزیتی دارای گشودگی داخلی، یک روش نیمه انرژی نوار محدود توسعه داده شده است. جهت بررسی عددی نیز از روش اجزاء محدود استفاده شده است. پارامترهای مادی لازم برای مدل سازی از آزمایشات استاندارد به دست آمده اند. نتایج حاصل از پژوهش جاری نشان می دهند که ابعاد گشودگی تاثیر قابل ملاحظه ای بر میزان سفتی صفحه ندارد ولی میزان بار کمانش با افزایش اندازه گشودگی کاهش چشمگیری می یابد. همچنین با افزایش تعداد لایه ها هم میزان سفتی و هم میزان بار کمانش افزایش قابل توجهی پیدا می کند. در مقایسه بین دو پارامتر یاد شده، مشاهده می شود که تاثیر افزایش تعداد لایه ها در مقایسه با قطر سوراخ تاثیر بیشتری بر بار کمانش دارد. بررسی ها نشان می دهد، مطابقت مناسبی بین نتایج رفتار کمانشی حاصل از روش های نیمه تحلیلی و اجزا محدود با نتایج تجربی وجود دارد.

Postbuckling Analysis of Laminated Composites with Cutout Using Experimental, Numerical, and Finite Strip Methods

The optimal design of multilayer substrates containing the cutout under compression is very important to achieve maximum buckling resistance in comparison with structural weight, especially in aerospace structures. In this study, buckling and postbuckling behavior of composite laminated plates with orthogonal and symmetrical layup containing the cutout with different diameters has been investigated experimentally, semianalytically, and numerically. To study the buckling of the composite plate with cutout semianalytically, a finite strip method is developed. A finite element method was used for numerical analysis. The required material parameters for modeling were obtained from standard tests. The results of the current study show that the size of diameter of cutout does not have considerable effect on elastic rigidity of plate, but the buckling load significantly decreases by increasing cutout diameter. Also, buckling load and elastic rigidity of plate are considerably increased by increasing the number of composite layers. The thickness of plate has more effect on buckling load than the diameter of hole. Studies show that there is a good match between the results of buckling behavior derived from semianalytical and finite element methods with experimental results.