پیش‌بینی بار بحرانی کمانش پوسته‌های استوانه‌ای کامپوزیتی تقویت‌شده‌ با شبکه های لوزی شکل بر اساس آنالیز ارتعاشات غیرخطی

پوسته‌های کامپوزیتی تقویت‌شده مشبک به دلیل خواص منحصربفردشان، یکی از سازه‌های پرکاربرد در صنایع هوایی، دریایی و خودروسازی می‌باشد. در دهه‌های اخیر تحقیقات بسیاری زیادی برای پیش‌بینی بار بحرانی کمانش پوسته‌های کامپوزیتی تقویت‌شده مشبک، بدون خرابی یا شکست انجام شده است. یکی از مهم‌ترین روش‌های غیرمخرب، روش همبستگی ارتعاشی یا وی‌سی‌تی می‌باشد که مبنای آن آنالیز ارتعاشات غیرخطی می‌باشد. هدف تحقیق حاضر پیش‌بینی بار بحرانی کمانش پوسته‌های استوانه‌ای کامپوزیتی تقویت‌شده با شبکه‌های لوزی شکل با استفاده از روش وی‌سی‌تی می‌باشد. برای این منظور در ابتدا تحلیل ارتعاشات خطی و غیرخطی پوسته‌ی استوانهای کامپوزیتی با استفاده از نرم‌افزار المان محدود آباکوس و در بارهای فشاری مختلف انجام شد. در مرحله‌ی بعد با استفاده از نتایج عددی، بار بحرانی کمانش خطی سازه مذکور محاسبه شد. سپس به کمک روش وی‌سی‌تی بار بحرانی کمانش غیرخطی پوسته‌ها‌ی استوانه‌ای کامپوزیتی تقویت‌شده مشبک پیش‌بینی گردید. در ادامه و برای صحت‌سنجی نتایج روش وی‌سی‌تی، پنج پوسته‌ی کامپوزیتی تقویت‌شده مشابه و با شرایط یکسان و با استفاده از روش پیچش الیاف ساخته شد و تحت آزمون فشار محوری قرار داده شد. در نهایت بار بحرانی کمانش تجربی به دست آمد. نتایج نشان می‌دهد که اختلاف بار بحرانی کمانش غیرخطی پیش‌بینی شده به روش وی‌سی‌تی با بار بحرانی کمانش به دست آمده از آزمایش تجربی کمتر از 3 درصد می‌باشد که این موضوع دال بر مناسب بودن روش وی‌سی‌تی برای پیش‌بینی بار بحرانی کمانش با دقت بسیار بالا برای پوسته‌های استوانه‌ای کامپوزیتی تقویت‌شده با شبکه‌های لوزی شکل می‌باشد.

Prediction of the critical buckling load of stiffened composite cylindrical shells with lozenge grid based on the nonlinear vibration analysis

Due to unique properties, grid stiffened composite cylinder shells are used extensively in aviation, marine and automotive industry. In recent decades, several studies are done to predict the critical buckling load of grid stiffened composite cylinder shells without breakdown or failure. Vibration Correlation Technique (VCT) is one of the most important nondestructive methods that based on nonlinear vibration analysis. The aim of this research is the prediction of the critical buckling load of stiffened composite cylinder shells with lozenge grid by using VCT. For this purpose, linear and nonlinear vibration analysis of composite cylindrical shells were performed in different compressive loads by using finite element software ABAQUS, firstly. In the next step, linear buckling critical load was determined by using numerical methods. Then, nonlinear critical buckling load of grid stiffened composite cylinder shells was predicted by using VCT. To validate the results of VCT, five composite cylindrical shells were fabricated by using filament winding method with same conditions and was placed under axial compression test. Finally, the critical buckling load was measured experimentally. The results show that the difference between the critical buckling load of VCT with experimental buckling load is less than 3%. This subject implies that VCT is suitable for prediction of critical buckling load of stiffened composite cylinder shells with lozenge grid with very high accuracy.