تحلیل تنش‌های بین لایه‌ای در پوسته‌‌های استوانه‌ای کامپوزیتی با لایه‌گذاری متعامد تحت بارگذاری شعاعی

هدف این مقاله مدل‌سازی پوسته ‌استوانه‌ای بسته کامپوزیتی و محاسبه میدان تنش، مخصوصا تنش‌های برون صفحه‌ای در پوسته‌های استوانه‌ای کامپوزیتی با طول محدود تحت بارگذاری شعاعی ‌می‌باشد. برای فرمول‌بندی مسئله از تئوری لایه‌ای بر مبنای جابه‌جایی بهره‌گیری شده است. با در نظر گرفتن فرم میدان جابه‌جایی مناسب برای پوسته استوانه‌ای کامل، فرمول‌بندی تئوری لایه‌ای برای مسئله استخراج شده است. ابتدا میدان کرنش پوسته در تئوری لایه‌ای به‌دست آمده و سپس با استفاده از اصل حداقل انرژی پتانسیل کل معادلات حرکت حاکم بر استوانه در تئوری لایه‌ای و شرایط مرزی متناسب برای آن استخراج شده است. معادلات حاکم بر مسئله به تعداد دلخواهی معادله دیفرانسیل کوپل بر حسب توابع جابه‌جایی تبدیل شده است. با تعریف متغیر مناسب، حل تحلیلی برای معادلات پوسته کامپوزیتی متعامد ارایه شده و شرایط مرزی در لبه‌های پوسته اعمال شده است. در قسمت نتایج عددی، پوسته کامپوزیتی متعامد از جنس کربن-اپوکسی با لایه‌گذاری متقارن و نامتقارن که تحت بارگذاری فشار داخلی یا خارجی است بررسی شده است. ابتدا همگرایی تنش‌ها نسبت به تعداد لایه‌های عددی در تئوری لایه‌ای مورد مطالعه قرار گرفته است و سپس توزیع میدان تنش و مخصوصا تنش‌های بین لایه‌ای در نزدیکی لبه‌های استوانه ارایه شده است و توزیع تنش‌های بین لایه‌ای عمودی و برشی در لایه مرزی نزدیک به لبه‌ها مطالعه شده است. ملاحظه شد که لایه‌گذاری تاثیر زیادی در اندازه و نحوه توزیع تنش‌های بین لایه‌ای دارد. همچنین مشاهده شد که اندازه بیشینه تنش بین لایه‌ای عمودی در لبه‌های آزاد پوسته از مقدار فشار داخلی اعمال شده به استوانه بزرگتر است و اندازه تنش بین لایه‌ای برشی در حدود اندازه فشار اعمالی می‌باشد.