آنالیز تحلیلی و تجربی مقاومت کمانشی پوسته های مشبک کامپوزیتی تحت بار محوری

سازه های شبکه ای کامپوزیتی به عنوان کاراترین نوع سازه ها برای تحمل بارهای فشاری محوری پیشنهاد شده اند، این سازه ها قابلیتهای سازه های کامپوزیتی ساده و همچنین سازه های تقویت کننده را با هم دارند. علاوه بر آن خصوصیات شبکه تعبیه شده در آنها باعث می شود که مسیر بارهای تخریبی در اطراف نقاط آسیب دیده تغییر یابد که این قدرت تحمل آسیب، ویژگی سازه های شبکه ای می باشد. در این سازه ها با استفاده از ریبهای تک جهته کامپوزیتی، تمام فایبرها به صورت متحد در راستای ریب قرار می گیرند و باعث می گردند که این سازه ها در برابر پدیده تورّق مقاومت بالایی داشته باشند. در این پژوهش، ویژگی های کمانش پوسته های شبکه ای تمام کامپوزیتی تحت بار محوری با استفاده از روشهای تحلیلی و تجربی مورد مطالعه قرار گرفته است. در روش تحلیلی که در این پژوهش برای مطالعه ماکزیمم بار کمانشی پوسته های تقویت شده شبکه ای استفاده شده است از تلفیقی از روشهای معادل سازی، تئوری تغییر شکل های برشی مرتبه اول و روش انرژی بهره برده شده است. از روش معادل سازی برای به دست آوردن نیروها و ممانهای تقویت کننده های شبکه ای استفاده شده است. مطالعه پارامتری جامعی بر روی بار ویژه سازه ها، با تغییر متغیرهای ضخامت پوسته خارجی، تعداد ریبهای مارپیچ، زاویه ریبهای مارپیچ و زاویه پیچش الیاف در پوسته خارجی صورت پذیرفته است. در روش تجربی، چندین نمونه آزمایشگاهی پوسته های شبکه ای ساخته شد. تمام نمونه ها از جنس کامپوزیت شیشه ـ اپوکسی که در دمای محیط پلیمریزه می گردد و توسط دستگاه پیچش ویژه الیاف ساخته شد. تمام نمونه ها تحت بارگذاری خالص محوری قرار گرفتند و شکلهای مختلف کمانش مورد بررسی قرار گرفت. اثر تغییر شکل شبکه ها و تعداد ریبهای ماپیچ بر روی مقدار بار کمانشی با روش تجربی مطالعه گردید. نتایج تجربی و تحلیلی به دست آمده با هم مقایسه گردیدند. مقایسه نشان داد که در ناحیه کمانش عمومی همخوانی مناسبی در نتایج این دو روش وجود دارد ولی در نواحی که کمانش موضعی بروز می کند، نتایج همخوانی مطلوبی با یکدیگر ندارند. نتایج تجربی وتحلیلی این پژوهش نشان دادند که برای بارگذاری محوری خالص، بهترین نوع شبکه تقویت کننده، شبکه لوزی شکل است. بوضوح مشاهده گردید که با اضافه کردن ریبهای مارپیچ و یا رینگهای محیطی به پوسته تقویت نشده، همواره بار کمانشی افزایش می یابد. از طرف دیگر بار ویژه در ابتدا کاهش می یابد و با اضافه شدن بر تعداد ریبها، بار ویژه شروع به افزایش می کند تا سرانجام به نقطه بهینه ای برای تعداد ریبها می رسد و بعد از آن دوباره نرخ کاهشی می یابد. برای بهترین اثر ریبها بر روی مقاومت کمانشی سازه های شبکه ای، نیاز است که حداقل تعدادی از ریبهای مارپیچ در سازه وجود داشته باشد.