بررسی تغییرات انحناء برحسب تغییر درجه حررات در صفحات کامپوزیتی دوپایداره

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی کشتی سازی، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

مهم‌ترین مزیت سازه‌های چند پایداره هما‌ن‌گونه که از نام آن‌ها مشخص است پایداری آن‌ها در چندین وضعیت متفاوت می‌باشد. ساده‌ترین دسته از سازه‌ها، سازه‌های دوپایداره (دارای دو حالت پایدار) می‌باشند. مهم‌ترین مزیت‌های این سازه‌ها این است که در دو حالت بدون کرنش و تغییر شکل یافته کاملاً پایدارند و برای نگهداری سازه در هر یک از حالات پایداری نیاز به صرف هیچ‌گونه انرژی‌ای نمی‌باشد. ورق‌های مرکب لایه‌ای نامتقارن دارای پاسخ دو پایداره به انواع بارگذاری می‌باشند. در این مقاله، روابط غیرخطی دما- انحناء برای لمینیت‌های مرکب نامتقارن با استفاده از روش ریلی-ریتز مطالعه شده است. همچنین تأثیرات وابستگی حرارتی مواد و لایه‌های رزین مورد بررسی قرار گرفته است. نمونه ورق‌های مرکب با لایه‌چینی‌های متفاوت ساخته شده‌ و با انجام آزمایش‌های حرارتی، ارتفاع نقطه میانی ورق مرکب با چینش‌های نامتقارن [0/90]، [20-/70] و[20/70]در دماهای مختلف اندازه‌گیری شد. این ارتفاع به کمک تئوری هیر و شبیه‌سازی اجزاء محدود نیز بدست آمد و پس از مقایسه با نتایج آزمایش‌های عملی هم‌خوانی مناسبی بین نتایج حاصل شد. ضخامت حقیقی لایه‌های ورق مرکب و همچنین لایه‌های رزین با استفاده از میکروسکوپ نوری تعیین شده و در مدل‌سازی‌ها منظور گردیده‌اند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Hyer, M.W., Some observations on the cured shape of thin un symmetric laminates, J Compos Mater, Vol. 15, 1981, p. 175-194.

Hyer, M.W., Calculations of the Room-temperature Shapes of Un symmetric Laminates, J Compos Mater, Vol. 15, 1981, p. 296-310.

Hyer, M.W., The Room-Temperature Shapes of Four-Layer Un symmetric Cross-Ply Laminates, J Compos Mater, Vol. 16, 1982, p. 318-340.

Hamamoto, A. and Hyer, M.W., Non-linear Temperature-Curvature Relationships for Un symmetric Graphite-Epoxy Laminates, Int J Solids Struct, Vol. 23, No. 7, 1987, p. 919-935.

Jun, W.J. and Hong, C.S., Effect of Residual Shear Strain on the Cured Shape of Un symmetric Cross-Ply Thin Laminates, Compos Sci Technol, Vol. 38, No. 1, 1990, p. 55-67.

Jun, W.J. and Hong, C.S., Cured Shape of Unsymmetric Laminates with Arbitrary Lay-Up Angles, Journal of Reinforced Plastics and Composites, Vol. 11, No. 12, 1992, p. 1352-1366.

Schlecht, M., Schulte, K. and Hyer, M.W., Advanced Calculations of the Room-Temperature Shapes of Thin Unsymmetric Composite Laminates, J Compos Struct, Vol. 32, 1995, p. 627-633.

Daton-Lovett, A. (1996) An extendible member.Patent Cooperation Treaty Application, PCT/GB97/00839.

Dano, M. and Hyer, M.W., Thermally-Induced Deformation Behavior of Unsymmetric Laminates, Int J Solids Struct, Vol. 35,1998, p. 2101-2120.

Iqbal, K., Pellegrino, S., Daton-Lovett, A., 2000.Bi-stable composite slit tubes.In Proceedings of IUTAM-IASS Symposium on Deployable Structure.Kluwer.

Hufenbach W, GudeM , Kroll L. Design of multistable composites for application in adaptive structures. Compos SciTechnol 2002:2201-72.

Galletly ,D.A., Guest, S.D., 2004 .Bistable composite slit tube, I:A beam model. Int J Solids Struct.

Galletly ,D.A., Guest, S.D., 2004.Bistable composite slit tube, I:A shell model. Int J Solids Struct.

Kebadze E., Guest S.D., Pellegrino S., Bi-stable prestressed shell structures. Int J Solids Struct, 41(2004).2801–20.

Gude, M. and Hufenbach, W., Design of Novel Morphing Structures Based on Bistable Composites with Piezoceramic Actuators, Mech Compos Mater, Vol. 42, No. 4, 2006, p. 339-346 .

Tawfik, S., Xinyuan, T., Ozbay, S. and Armanios, E., Anticlastic Stability Modeling for Cross-ply Composites, J Compos Mater, Vol. 41,No. 11, 2007, p. 1325-1338.

Diaconu, CG, Weaver, PM, Arrieta, AF, Dynamic analysis of bi-stable composite plate, J Sound &Vib, 322 (2009) 987–1004.

Arrieta, A.F., Neild, S.A., Wagg, D,J., 2009. Nonlinear dynamic response and modeling of  bi-stable composite plate for application to adaptive structures .Non Dyn (2009) 58: 259–272

Giddings P.F, Bowen C.R, Salo A.I.T, Kim H.A. Bistable composite laminates: effects of laminate composition on cured-shape and response to thermal load. Compos Struct.(2010), 92, 2220–2225.

Reddy, J. N, Mechanics of Laminated Composite Plates and Shells. (2004), second edition, CRS press.

Hyer M.W, Herakovich T, Milkovich S.M, J.S. Short, Jr. Temperature dependence of mechanical and thermal expansion properties of T300/5208 graphite/epoxy.Compos.14, 276–280. (1983).

Yuhas,D.Isaacson,B.Elevated temperature measurement of elastic constants in polymer composites. The 43rd international SAMPE symposium.Anaheim, California, Article_101405. May 31-June 4, (1998)

AutrK.Kaw, Mechanics of composite materials, second edition, (2006), Tylor and francis press.

White SR, Hahn HT. Process modeling of composite-materials residual stress development during cure.1.Model formulation.J Compos Mater. 26(16),2402–22.(1992).

X.D. He, Y.Hong, R.G. Wang, 2011 Hydroelastic optimization of a composite marine propeller in anon-uniform wake, Ocean Engineering 39(2012)14–23.

I. Stenius, L.Fagerberg, J.Kuttenkeuler, 2014, Experimental eigenfrequency study of dry and fullywetted rectangular composite and metallic plates by forced vibrations, Ocean Engineering111(2016)95–103.