بررسی کمانش جانبی- پیچشی تیر جدارنازک کامپوزیتی تحت شرایط مرزی مختلف

در طول چند دهه گذشته، از المان های پوسته ای همچون سیلندرهای استوانه ای و تیرهایی با مقاطع جدارنازک به دلیل قابلیت آن ها درمصرف اقتصادی مصالح و بهینه سازی وزن سازه، در صنایع مختلف از جمله در ساخت سازه توربین های گازی، کوره های دوار، بدنه هواپیماها، موشک ها، فضاپیماها، زیردریایی ها، تانکرها، راکتورهای هسته ای، مخازن تحت فشار، خطوط لوله، پره های توربین های بادی، ملخ اصلی بالگردها و سازه اسپاربال هواپیما استفاده شده است. نکته قابل تامل در اکثر موارد مطرح شده این است که طراحی پوسته ها بایستی به گونه ای صورت پذیرد که پارامتر نسبت استحکام به وزن المان تا حد قابل قبولی بالا باشد تا از نظر صرفه جویی در مصرف مواد، هزینه و انرژی، بهینه گردند. امروزه در اکثر کشورهای صنعتی پیشرفته از کامپوزیت های الیافی که به خوبی ملزومات فوق را تامین می کنند، استفاده می گردد. در این مقاله، تاثیر شرایط مرزی مختلف بر پایداری جانبی-پیچشی تیر جدار-نازک کامپوزیتی چند لایه ماهیچه ای با مقطع متغیر مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور، انرژی پتانسیل کلی حاکم بر پایداری جانبی-پیچشی تیر جدار نازک کامپوزیتی تحت بار عرضی بر مبنای تئوری کلاسیک لایه ای، مدل ولاسو و با فرض چیدمان متقارن استخراج می گردد. در ادامه، مقدار بار کمانش جانبی-پیچشی با بهره گیری از روش ریتز محاسبه می شود. سپس، رفتار کمانش جانبی تیر مورد بحث به کمک نرم افزار اجزاء محدود انسیس تحلیل شده و نتایج حاصل با مقادیر به دست آمده از روش ارائه شده مطابق خوبی داشته اند. در پایان، تاثیر جنس الیاف، چینش لایه ها، محل اعمال بار عرضی و شرایط تکیه گاهی بر ظرفیت کمانشی تیر مد نظر بررسی می شود.

کلیدواژه ها:

تیر ماهیچه ای ، مقطع I-شکل ، چند لایه کامپوزیتی ، بار عرضی ، پایداری جانبی ، روش ریتز.