تحلیل پوسته های استوانه ای از جنس fml و fgm در معرض بارگذاری ضربه عرضی
چکیده
در این پژوهش، با ارتقای دقّت تئوری های مرتبه بالای موجود، تئوری پوسته استوانه ای کامپوزیتی مرتبه بالای تصحیح شده جدید با دوازده مولفه جابجایی توسعه داده شده است. در این تئوری، اثر عبارت های مربوط به شکل ذوزنقه ای مقطع پوسته (1+z/r) در منتجه های تنش پوسته به طور دقیق محاسبه شده است. پس از افزودن انرژی کرنشی نظیر تنش های اولیه و انرژی کرنشی نظیر جلوگیری از چرخش جسم صلب به تابعی (فانکشنال) انرژی پوسته، بر اساس اصل هامیلتون، معادلات تعادل پوسته استوانه ای دو سر ساده استخراج شده اند. با استفاده از این معادلات، تحلیل مقدار ویژه (ارتعاشات آزاد) و تحلیل پوسته تحت بارگذاری عرضی استاتیکی و دینامیکی (با توزیع یکنواخت بر روی یک سطح مربعی کوچک) انجام شده اند. همچنین، در این پژوهش دو مدل جدید، ساده و مهندسی برای پیش گویی تاریخچه نیروی تماس ناشی از برخورد عرضی شبه استاتیکی توسط ضربه زننده الاستیک و ایزوتروپیک به شکل کره، با سرعت پایین به پوسته استوانه ای کامپوزیتی ارائه شده است. این دو مدل عبارتند از مدل نیم سینوسی (یا h-s) و مدل جرم و فنر بهبود یافته با دو درجه آزادی (یا is-m). در مدل h-s حداکثر نیروی تماس و مدت زمان تماس به روش تحلیلی استخراج شده اند. در مدل is-m ، ابتدا جرم و سفتی موثر پوسته در محل تماس به روش تحلیلی محاسبه شده، سپس با استفاده از روش تکراری و رسیدن به همگرایی، سفتی تماس اصلاح شده به دست آمده است. اعتبارسنجی نتایج پژوهش حاضر با مقایسه با نتایج تئوری و تجربی سایر محقّقین و نتایج حاصل از نرم افزار abaqus صورت پذیرفته، تطابق خوبی حاصل شده است. نتایج نشان می دهند که هر چه اثر عبارت های (1+z/r) دقیق تر به حساب آید، دقت محاسبه فرکانس های طبیعی و پاسخ ضربه افزایش می یابد. همچنین، نشان داده شده است که در پیش گویی دقیق فرکانس های طبیعی و پاسخ ضربه پوسته های استوانه ای fml جدارنازک و پوسته های استوانه ای fgm، عبارت های مرتبه بالاتر در مولفه جابجایی عرضی، نقش مهم تری در مقایسه با عبارت های مرتبه بالاتر در مولفه های جابجایی صفحه ای ایفا می کنند. همچنین، نتایج عددی نشان می دهند که برخی پارامترها از جمله ساختار، جنس و زاویه لایه ها و کسر حجمی فلز (mvf) در مورد پوسته های fml، نمای قانون توانی، ساختار و نوع fgm در مورد پوسته های fgm و نسبت ضخامت هسته به ضخامت کل پوسته در مورد پوسته های ساندویچی fml/core/fml با هسته fgm ، اثر قابل ملاحظه ای بر روی پاسخ ضربه این پوسته ها می گذارند. همچنین راجع به اثر پارامترهایی از قبیل جرم و سرعت ضربه زننده، نسبت های طول به شعاع و ضخامت به شعاع و تنش های اولیه بر پاسخ ضربه پوسته های استوانه ای کامپوزیتی بحث صورت پذیرفته است.