طراحی صفحه ایزوگرید با شبکه تقویتی بهینه و ارزیابی تاثیر ترک مرکزی بر رفتار کمانشی آن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی / دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

2 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

استفاده از صفحات نازک با تقویت‌کننده‌های شبکه‌ای، کاربرد گسترده‌ای در طراحی سازه‌های سبک و مقاوم در صنایع هوافضایی دارد. در این مقاله تاثیر حضور یک ترک مرکزی بر بار بحرانی کمانش صفحه نازک تقویت‌شده با طرح ایزوگرید بهینه شده تحت بار‌ فشاری مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. صفحه موردنظر توسط چهار ریب افقی و سه ریب مورب تقویت ‌شده است که شبکه‌های شش‌ضلعی را در صفحه ایجاد می‌کنند. طراحی شبکه بهینه بر اساس معادلات موجود در مراجع انجام شده و سپس مدل‌سازی و تحلیل عددی با استفاده از نرم‌افزار اجزای محدود آباکوس انجام می‌گیرد تا تأثیر طول و زاویه قرارگیری ترک و تغییر ضریب پواسون ماده بر ضرایب بار کمانشی بررسی می‌شود. نتایج نشان می‌دهند که نحوه تاثیر این پارامترها به شدت تحت تاثیر شرایط مرزی قرار می‌گیرد. در صفحاتی که در هر چهار لبه دارای تکیه‌گاه ساده هستند، افزایش طول ترک باعث افزایش بار بحرانی کمانش و افزایش زاویه ترک باعث کاهش این بار می‌شود. از طرف دیگر، وقتی لبه‌های طولی صفحه آزاد باشند، روند فوق تغییر می‌کند طوری‌که افزایش طول ترک سبب کاهش بار بحرانی کمانش شده و افزایش زاویه ترک بار بحرانی کمانش را افزایش می‌دهد. همچنین تغییر ضریب پواسون در هر دو شرایط تکیه‌گاهی تاثیر اندکی بر پایداری صفحه دارد و نتایج نشان می‌دهند که افزایش ضریب پواسون، بار بحرانی کمانش را به مقدار ناچیزی کاهش می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Design of an isogrid plate with optimized stiffening lattice and evaluation of the central crack effect on its buckling behavior

نویسندگان [English]

  • Mahnaz Zakeri 1
  • Saba Shirzadi 2
  • Abolfazl Jafari 2
2 K.N. Toosi University
چکیده [English]

The use of thin plates with grid reinforcements has a widespread application in the design of lightweight structures. In this paper, the effect of the presence of a central crack on the critical buckling load of a thin plate reinforced with an isogrid lattice under pressure load is evaluated. The plate is reinforced by four horizontal and three diagonal ribs, which create hexagonal grids. The modeling and analysis is preformed numerically by finite element method using Abaqus software; and the influences of crack length and orientation, and Poisson's ratio on buckling load coefficients are investigated. The results show that the effect of these parameters is strongly influenced by the boundary conditions. In plates with simple supports on all four edges, increasing the length of the crack increases the critical buckling load and increasing the crack angle reduces the load. On the other side, when the longitudinal edges of the plate are free, the previous trend changes. As the increase in the length of the crack decreases the critical buckling load and the increase in the crack angle increases the critical buckling load. Also, the change in Poisson's ratio in both of the supporting conditions has little effect on stability of the plate; and the results show that increasing the Poisson's ratio slightly reduces the critical buckling load.

کلیدواژه‌ها [English]

  • reinforced plate
  • isogrid lattice
  • optimized design
  • central crack
  • critical buckling load