تحلیل پارامتری کمانش پوسته ‏ی استوانه ‏ی کنگره ای تقویت شده تحت فشار خارجی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، ایران

2 کارشناسی ارشد، مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، ایران

چکیده

پوسته‌های استوانه‌ای تحت فشار خارجی به طور فزاینده‌ای در بدنه شناورهای زیرسطحی غوص عمیق به‏کار می‏روند و فروپاشی آن‌ها عمدتاً در اثر پدیده کمانش است. بهبود مقاومت سازه‌ها در برابر کمانش با اصلاح هندسه سازه میسر می‌گردد. برای تقویت پوسته‏های استوانه‏ای از افزایش ضخامت پوسته و تقویت‌های رینگی استفاده می‌شود. افزایش فشار و وجود محدودیت وزنی در سازه‌ها روش‌های جدیدتری را مطالبه می‏کند. در این پژوهش با ایجاد کنگره در میان رینگ‌ها و ترکیب عوامل هندسی موثر در کمانش، چگونگی تأثیر آنها بر افزایش فشار بحرانی کمانش سازه بررسی می‌گردد. به این منظور ابتدا یک استوانه با قطر و طول مشخص با تقویت‏هایی با ابعاد و فواصل مختلف مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. سپس با ایجاد کنگره با شعاع انحنا‌های مختلف در شرایط کمانش بین رینگی تاثیر آن بر فشار کمانش و نسبت استحکام به وزن بررسی می‌شود. نتایج تحلیل‌ها نشان می‌دهد، افزایش فشار کمانش بحرانی در پوسته‌ی کنگره‌دار شده در حالتی که کمانش بین رینگی رخ داده است بسیار قابل توجه می‌باشد. به بیان دیگر موثر بودن اصلاح هندسی به این روش وابستگی زیادی به بین رینگی بودن کمانش دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Lorenz R., Buckling of a Cylindrical Shell under Axial Compression (In German), J. Zeitschrift des Vereines Deutscher Ingenieure, Vol. 52,1908
[2] Southwell R., On the General Theory of Elastic Stability, Philosophical Transactions of the Royal, Vol.213, pp. 497-508, 1914
[3] Von Mises R., Der Kritische Aussendruck Fur Allseits Belastete Zylindrishe Rohre, Fest Zurnal, pp. 418-430, 1917
[4] Flugge, W., Die Stabilitat der Kreizylinderschale, Ing.Arch, Vol. 3, pp.463-506, 1932
[5] Schwerin E., Die torsionsstabilita des dunnwandigen rohres, ZAMM, Vol. 5, pp. 235-243, 1925
[6] Donnell L., Stability of thin-walled tubes under torsion, NACA, Vol. 479, pp. 75-116,1933
[7] Ross, C.T.F., A novel submarine pressure hall design, J. Ship Res. 31.Vol.3, pp. 186–188. 1987
[8] Yuan, K.Y., Liang, C.C., Ma Y.C. Investigation of the cone angle of a novel swedge-stiffened pressure hall, J. Ship Res. 35 Vol. 1, pp. 83–86 1991
[9] Ross, C.T.F., Palmer, A General instability of swedge-stiffened circular cylinders under uniform external pressure, J. Ship Res. 37 Vol.1, pp.77–85 1993
[10] Ross, C.T.F., Humphries, M., The buckling of corrugated circular cylinders under uniform external pressure. Thin-Walled Struct. 17 Vol. 4, pp. 259–271 1993
[11] Ross, C.T.F. and Heigl, T, Buckling of corrugated axisymmetric shells under uniform external pressure, In: Proceedings of ASME Conference on Structural Dynamics and Vibration. PD-Vol. 70, Houston, Texas, pp. 199–205 1995
[12] Ross, C.T.F., Little, A.P.F., The buckling of a corrugated carbon fiber cylinderunder external hydrostatic pressure, Ocean Eng. 28 Vol.9. pp 1247–1264. 2001
[13] Bushnell, D., Crippling and buckling of corrugated ring-stiffened cylinders, J. Spacecr. Rockets Vol. 9., pp. 357–363 1972
[14] Öry, H. and Hoffmann, H., Stability of corrugated shells. In: Proceedings of the ECCS Colloquium on Stability of Plate and Shell Structures, Ghent University Ghent, Belgium, pp. 567–576. 1987
[15] Öry, H., Hoffmann, H., Buckling and vibration of corrugated shells, Elishakoff, I., Arbocz, J., Babcock, C.D., Libai, A. (Eds.), "Buckling of Structures: Theory and Experiment." (Studies in Applied Mechanics), Vol. 19. Elsevier, New York, pp. 285–312 1988
[16] Ross, C.T.F., Waterman, G.A., Inelastic instability of circular corrugated cylinders under external hydrostatic pressure. Ocean Eng. Vol 27, pp. 331–343 2000
[17] Ross C.T.F., Waddington A., Punjau D., Dunn J., Bayly A., Sadler P., Ashwell J. and Little A.P.F., "Geometrical and material non-linear analyses of corrugated circular cylinders, suffering buckling, under external hydrostatic pressure. Proceedings of Civil-Comp. Conference. Cagliari, Sardinia, Italy 2013
[18] Niloufari A., Showkati H., Maali M., Fatemi S.M., Experimental investigation on the effect of geometric imperfections on the buckling and post-buckling behavior of steel tanks under hydrostatic pressure, Thin-Walled Struct. Vol. 74, pp. 59–69. 2014
[19] Ghazijahani, TG., Zirakian T., Determination of buckling loads of conical shells using extrapolation techniques, Thin-Walled Struct. Vol. 74, pp.292–299, 2014
[20] Ghazijahani TG.,  Showkati H., Experiments on cylindrical shells under pure bending and external pressure, J. Constr. Steel Res. Vol 88, pp. 109–122 2013
[21] Volmir, A.S., Stability of Elastic Systems, Gos. Izd-vo Fiz. Mat. Lit., Moscow, 1963 (in Russian)
[22] ABS, American Bureau of Shipping
Incorporated by Act of Legislature of
the State of New York. Rules for Building and classing, Underwater vehicles, Systems and hyperbaric facilities 2018
[23] Tengfei T., Baoren L. Y. X., Lihui L., Xiaoyun Fu, Passive compensation analysis of Underwater glider under Seawater Pressure, The Japan Fluid Power System Society, Vol. 10, pp 3-4, 2017