تحلیل عددی و تجربی استحکام کمانشی سازه استوانه ای مشبک کامپوزیتی قبل و بعد از اعمال ضربه عرضی سرعت پایین

نویسندگان

1 استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت، تهران.

2 استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت،تهران.

3 دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت، تهران.

4 دانشجوی دکتری، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت،تهران.

doi
10.22068/jstc.2021.139489.1698
چکیده

در چند دهه گذشته، مواد کامپوزیتی به دلیل استحکام و سفتی ویژه بالا مورد توجه و علاقه محققین درباره سازه‌‌های سبک قرار گرفت. در این بین، سازه‌‌های مشبک و تقویت شده کامپوزیتی به عنوان یک ساختار بسیار کارآمد، به خصوص در تحمل بارهای فشاری محوری مطرح شدند. در این پژوهش، چند هدف اصلی دنبال شده است: (1) آنالیز استوانه‌‌ مشبک کامپوزیتی تحت بار محوری فشاری، (2) آنالیز استوانه‌‌ مشبک کامپوزیتی تحت بار ضربه عرضی سقوط آزاد و مطالعه آسیب ناشی از آن، (3) آنالیز اثر ضربه عرضی سقوط آزاد بر حداکثر استحکام سازه در بارگذاری محوری فشاری. برای نیل به اهداف فوق، از روش المان محدود و روش تجربی استفاده شده است. در روش المان محدود، از نرم‌‌افزار آباکوس برای تعیین حداکثر مقدار قابل تحمل بار محوری فشاری توسط سازه و همچنین پاسخ ضربه عرضی، جذب انرژی سازه و آسیب ناشی از ضربه استفاده شده است. در روش تجربی، ابتدا به ساخت دو نمونه استوانه‌‌ مشبک کامپوزیتی از جنس کولار/ اپوکسی پرداخته شده است. سپس این نمونه‌‌ها مورد بارگذاری ضربه عرضی و آزمون بار محوری فشاری (قبل و بعد از اعمال ضربه و بروز آسیب) قرار گرفته‌‌اند. در نهایت، نتایج این دو روش، شامل نیرو و زمان برخورد و ناحیه آسیب دیده، با یکدیگر مقایسه شده‌‌اند. نتایج نشان می‌‌دهند که علی‌‌رغم اینکه ضربه سقوط آزاد (با یک انرژی معلوم) به سازه آسیب می‌‌زند، ولی سبب افت قابل ملاحظه‌‌ای در حداکثر استحکام استوانه مشبک، در بارگذاری محوری فشاری نمی‌‌شود.