مدلسازی رفتار دوپایدارهای کامپوزیتی در شرایط ترمو-ویسکوالاستیک با استفاده از ساختار میله-فنر-میراگر

دوپایدارهای کامپوزیتی به دلیل ویژگی منحصر به فرد در تغییر شکل بدون نیاز به انرژی پیوسته طرفداران زیادی در صنعت به خصوص صنایع هوافضا پیدا کرده است. مزیت استفاده از این سازه ها، خاصیت جمع شوندگی در عین دستیابی به طول های بلند و سفتی بالا نسبت به وزن در راستای طول است. این ویژگی منحصر به فرد در کنار مزایای دیگر کامپوزیت ها همچون، استحکام ویژه بالا، سبکی و صلبیت بالا، موجب شده که در کاربردهای زیادی همچون بوم های بازشونده، آنتن و صفحات خورشیدی ماهواره از آن ها استفاده شود.در این مقاله اثرات شرایط محیطی مختلف بر دوپایداری سازه دوپایدار کامپوزیتی مورد بررسی قرار گرفته است. برای توضیح رفتار مکانیکی نوار دوپایدار کامپوزیتی (bits) در محیط های مختلف، مدل مقایسه ای دوبعدی متشکل از عضوهای میله ای صلب، فنرهای الاستیک و میراگرهای ویسکوز پیشنهاد شده است. روابط نیرو و انرژی حاکم بر مدل دوبعدی به دست آمد و از آن برای رسم منحنی انرژی کرنشی بی بعد در طول مسیر تغییر شکل برحسب متغیرهای مسئله استفاده شد. برای صحت سنجی رفتار مدل میلهفنرمیراگر دوبعدی در شرایط ترموویسکوالاستیک، چهار bits ساخته شده از مواد کامپوزیتی در معرض یک چرخه خاص ترموویسکوالاستیکی قرار گرفتند.مدل دوبعدی، قادر به بیان آسان تر پدیده دوپایداری در شرایط ترموویسکوالاستیک است. نتایج حاصل از آزمایش تجربی حکایت از همخوانی رفتار دوپایدار مدل میلهفنرمیراگر دو بعدی در شرایط ترموویسکوالاستیک دارد.

Modeling Bistable Behaviors in Exposure of Thermo-Viscoelastic Conditions by Link-Spring-Dashpot Structures

Bistable composites have gained increased attentions in industry, especially in the aerospace industry, due to their unique feature of shapechanging without the need for continuous energy. The advantage of using these structures is their ability to package in small size, whilst deploying in long lengths and high stiffness ratio along the length. This unique feature, along with the advantages of other fiber reinforced composites such as high strength, light weight and high rigidity, has made them a good choice for many applications such as deployable booms and antennas for satellites.In this paper, the bistablility of shell structures at different timetemperature conditions are investigated. To explain the mechanical behavior of the Bistable Tape Springs (BiTSs) in different conditions, an analogous 2D model consist of rigid linkages, elastic springs and viscous dampers is proposed. The relationships between the force and energy through the transition path for the 2D model were established and the nondimensional strain energy paths for different initial parameters were obtained, accordingly. As a case study, four BiTSs made of composite materials are fabricated and subjected to a particular thermoviscoelastic condition to verify all stability behaviors of the 2D LSD model under thermoviscoelastic conditions.