طراحی بهینه کپسولهای کامپوزیتی تحت فشار

مواد مرکب دسته ای از مواد هستند که امروزه به دلیل مقاومت بالا و وزن کم کاربرد وسیعی در صنایع پیدا نموده اند.یکی از مهمترین کاربردهای مواد مرکب ، مخازن تحت فشار مرکب می باشد. از جمله موارد استفاده این مخازن می توان از کاربرد آنها در موشکها، فضاپیماها، مخازن حمل شیمیایی و سوخت نام برد. مخزن مرکب از یک پوسته کامپوزیتی، یک مندرل یا فرم، همراه با فلنج تشکیل شده است . رزین و الیاف اجزاء تشکیل دهنده پوسته کامپوزیتی می باشند، بعنوان مثال میتوان از رزینهای اپاکسی یا باکالیت و نیز الیاف شیشه، کولاروکربن نام برد. بسته به اهداف استفاده از مخزن، مندرل نیز میتواند از فلز، سرامیک یا پلیمر باشد. مخزن مورد بحث در پروژه بروش پیچش الیاف ساخته میشود. بدین ترتیب که الیاف برروی یک لایه آب بندی (مندرل) که دارای شکل مخزن است با استفاده از ماشینهای اتوماتیک که برای اینکار ساخته شده اند پیچیده می شوند. هدف از انجام پروژه تجزیه و تحلیل مخازن تحت فشار کامپوزینی و ارائه معیارهایی جهت طراحی بهینه محصول می باشد. مخزن طراحی شده دارای لایه آب بندی و فلنج بوده و ضخامت کامپوزیت روی عدسی متغیر میباشد و سعی شده دید کلی در ارتباط با مخازن تحت فشار مرکب ، روش پیچش الیاف ، وضعیت حوزه های تنش در مخازن و همچنین میزان و نحوه تاثیر محلقات کپسول در مقاومت مخزن ارائه گردد. در نهایت نتایج بدست آمده با کارهای انجام شده در گذشته مقایسه میشود تا مشخص شود که تاثیر ملحقات کپسول مثل لایه آب بندی و فلنج تا چه اندازه می تواند در طراحی کپسول اهمیت داشته باشد. لازم به ذکر است که لایه آب بندی خیلی نازک و در حدود 0.5 میلی متر ضخامت دارد و معمولا در طراحی مخازن کامپوزیتی فقط پوسته کامپوزیتی را در نظر می گیرند و از تاثیر لایه آب بندی صرفنظر می شود. مدلسازی مخزن توسط نرم افزار اجزاء محدود nisa صورت گرفته است . برای بررسی وضعیت تخریب در کپسول از معیارهای hashin,hill,tsai-wu و حداکثر تنش استفاده گردیده و یک کد کامپیوتری نوشته شده که بوسیله آن میتوان وضعیت تخریب در هر المان و نیز فشار مربوط به بروز اولین مد تخریب را در کپسول مشخص کرد.