تحلیل پیچشی مقطع یک شناور کامپوزیتی با طول کمتر از 90 متر

کامپوزیت ها در دو دهه اخیر کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف همچون کشتی سازی و هوافضا پیدا کرده اند. این مواد از ترکیب دو یا چند ماده در مقیاس ماکروسکوپی جهت به دست آوردن خواص مورد نظر به دست می آیند. این مواد به علت سبکی، مقاومت در برابر عوامل شیمیایی، مقاومت بالا به خستگی مورد استقبال زیادی قرار گرفته اند. از طرفی پیچش مقید وارد به تیر بدنه کشتی و تیرهای جدار نازک می تواند سبب ایجاد جابه جایی طولی، جابه جایی زاویه ای و گسترش تنش طولی در سازه شود. بنابراین تحلیل پیچش مقید برای تعیین استحکام سازه ای ضروری می باشد. بنابراین در این پروژه به مطالعه و تحقیق در مورد رفتار پیچشی تیر بدنه کشتی ساخته شده از مواد کامپوزیتی و ایزوتروپ پرداخته شد. همچنین از آنجایی که سازه کشتی شامل تیرهای جدار نازک می باشد، رفتار پیچشی چهار تیر جدار نازک رایج در بدنه کشتی مورد مطالعه قرار گرفت. روش های تحلیلی مختلفی در این تحقیق به کار گرفته شد. روش اول استفاده از ثوابت مهندسی موثر برای تیرهای کامپوزیتی است. فایده این روش امکان استفاده مستقیم از روابط و معادلات حاکم بر پیچش تیرهای جدار نازک ایزوتروپ خواهد بود. روش تحلیلی دوم، روش انرژی می باشد. نتایج حاصل از این روش برای دو فرض جداگانه صفر بودن تنش محیطی و یا صفر بودن کرنش محیطی استخراج شد. همچنین از روش عددی المان محدود، برای حل معادلات حاکم بر پیچش تیرهای کامپوزیتی استفاده گردیده است. برای حل به روش المان محدود ابتدا مدل المان ماکرو برای تیر بدنه کشتی ارائه خواهد شد. در نهایت تیرهای مورد تحقیق، در نرم افزار انسیس شبیه سازی شدند. شبیه سازی در نرم افزار انسیس به دو صورت انجام گرفت. در مدل سازی اول، از قیدهای پیچشی در مقاطع مختلف تیر استفاده شد. این قیود در واقع باعث می شوند که زوایای پیچش نقاط واقع بر یک مقطع از تیر با هم برابر باشند. مدل دوم بدون اعمال این قیود می باشد. در پایان نتایج حاصل از روش های تحلیلی، روش المان محدود و نتایج استخراج شده از نرم افزار انسیس با یکدیگر مقایسه شدند.