تحلیل کمانش صفحات مستطیلی غیرهمسانگرد با اتصال چسبی به روش مربعات دیفرانسیلی تعمیم‌یافته

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

چکیده

صفحات غیر­همسانگرد مورد استفاده در سازه‌های کامپوزیتی در معرض کمانش‌های موضعی ازجمله کمانش فشاری قرار دارند. در فرآیند طراحی و ساخت اغلب سازه‌های بزرگ و یا سازه‌ها با هندسه پیچیده، اتصالات در سازه گریزناپذیر است. امروزه اتصالات چسبی به دلیل برخی مزیت‌ها نسبت به اتصالات مکانیکی کاربرد گسترده‌ای در اتصال سازه‌های کامپوزیتی پیدا کرده است. در این مقاله به بررسی پدیده کمانش صفحات چندلایه مستطیلی غیر­همسانگرد متصل شده با چسب پرداخته شده است و اثرات نیرویی لایه چسب تحت شرایط بارگذاری کمانشی بررسی شده است. به منظور به دست آوردن بارهای بحرانی کمانش تحت شرایط مرزی مختلف از روش مربعات دیفرانسیلی تعمیم‌یافته استفاده شده است. تحلیل کمانش بر مبنای روابط تئوری تغییر شکل برشی مرتبه­اول برای مواد کامپوزیت کربن/اپوکسی، شیشه/اپوکسی و کولار/اپوکسی با لایه چینی‌های مختلف ارائه شده است. اثر ضخامت و جنس چسب به‌عنوان لایه اتصال بررسی شده است. در صفحات از یک نوع لایه چینی، صفحات از جنس کربن اپوکسی دوجهته استحکام کمانشی بالاتری را از خود نشان می‌دهند و به‌صورت کلی هر چه نسبت طول به عرض صفحات بیشتر شود، استحکام کمانشی افزایش می‌یابد. در اتصالات با نتایج به‌دست‌آمده با استفاده از روش آنالیز اجزای محدود در نرم‌افزار آباکوس مقایسه شده‌اند.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Buckling Analysis of Orthotropic Rectangular Plates with Adhesive Connection by Generalized Differential Quadrature Method

نویسندگان [English]

  • Hossein Nejatbakhsh
  • Ahmad Reza Ghasemi
  • Saeid Amir
Faculty of Mechanical Engineering, University of Kashan, Kashan, Iran
چکیده [English]

Orthotropic plates used in composite structures are subject to local buckling, including compressive buckling. In the process of designing and building most large structures or instruments with complex geometry, joints in the structure are unavoidable. Today, adhesive joints are widely used in connecting composite structures due to some advantages over mechanical joints. In this article, the buckling phenomenon of orthotropic rectangular multilayer plates connected with glue has been investigated, and the force effects of the glue layer under buckling loading conditions have been studied. In order to obtain the critical buckling loads under different boundary conditions, the generalized differential quadrature method (GDQM) has been used. Buckling analysis is presented based on first-order shear deformation theory (FSDT) for carbon/epoxy, glass/epoxy and Kevlar/epoxy composite materials with different porcelain layers. The effect of thickness and type of the adhesive as a bonding layer has been investigated. In plates made of a type of porcelain layer, two-way carbon epoxy plates show higher buckling strength, and in general, the higher the ratio of length to width of the plates is, the higher the buckling strength will be. In the connections, the obtained results have been compared with the results from the finite element analysis in ABAQUS commercial software.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Compressive buckling
  • Composite plates
  • Lap- joint
  • Adhesive joint
  • GDQM

مراجع

  1. Yang P. C, Norris C. H., And Stavskys, Y., “Elastic Wave Propagation In Heterogeneous Plates”, Solids  Structttres Pergamon  Press  Ltd, Vol. 2, PP. 665- 684, 1966.
  2. Ko, T. C., Lin, C. C., and Chu, R. C., “Vibration of Bounded Laminated Lap- Joint Plates Using Adhesive Interface Elements”, Journal of Sound and Vibration, 184, No. 4, pp. 457-583, 1995.
  3. Du, H., Liew, K. M., and Lim, M. K., “Generalized Differential Quadrature Method for Buckling Analysis”, Journal of Engineering Mechanics, Vol. 122, No.2, 1996.
  4. Yuceoglu, U., Toghi, F., and Tekinalp, O., “Free Bending Vibrations of Adiiesively Bonded Orthotropic Plates With a Single Lap Joint”, Journal of Vibration and Acoustics, 1996.
  5. Helms, J. E., Li, G., and Pang, S.S., “Buckling Analysis of a Taper-Taper Adhesive-Bonded Composite Joint”, ASME Engineering Technology Conference on Energy, , Houston, TX, 2002.
  6. Kouchakzahed, M. A., Buckling Analisis of Rectangular Laminated Composite Plates With An Edge Delamination Under Compressive Load, JAST 2007.
  7. فتاحی محسن، فرهت نیا فاطمه، درویزه منصور، تحلیل کمانش ورق‌های مستطیلی ارتوتروپیک و غیر ارتوتروپیک به روش مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته، فصلنامه مهندسی مکانیک جامدات، بهار 1387، سال اول، پیش شماره اول
  8. Rodríguez, Q. , Sollero, P., and Rodríguez, M. B., “Stress Analysis And Failure Criteria of Adhesive Bonded Single Lap Joints”, 21st International Congress of Mechanical Engineering, October 2011.
  9. Abediokhchi, J., and Kouchakzadeh, M. A., “Shakouri M., Buckling analysis of cross-ply laminated conical panels using GDQ method”, Composites: Part B, 227, pp. 1181-1198, 2016.
  10. Shakouri, M., and Kouchakzadeh, M. A., “Stability analysis of joined isotropic conical shells under axial compression”, Thin-Walled Structures, 2013.
  11. Vijaya kumar, R. L, and Bhat, M. R., “Probabilistic Stress Variation Studies On Composite Single Lap-Joint Using Monte Carlo Simulation”, Composite Structures, 121, pp. 351–361, 2015.
  12. Bakhshi Khanikik, H., Hosseini-Hashemi, S., and Nezamabadi, A., “Buckling Analysis Of Nonuniform Nonlocal Strain Gradient Beams Using Generalized Differential Quadrature Method”, Alexandria Engineering Journal, 57, No. 3, pp. 1361-1368, 2018.
  13. طالع زاده لاری علی، رحیمی غلامحسین، تحلیل کمانش استوانه‌ای کامپوزیتی دارای گشودگی با استفاده از روش مربعات تفاضلی تعمیم یافته، مجله مهندسی مکانیک مدرس، بهمن 1396، دوره 17، شماره 11، ص 385-396
  14. Poodeh, F., Farhatnia, F., and Reisi, M. “Buckling Analysis of Orthotropic Thin Rectangular Plates Subjected to Nonlinear In-Plane Distributed Loads Using Generalized Differential Quadrature Method”, International Journal for Computational Methods in Engineering Science and Mechanics, Vol. 19, No. 2, pp. 102-116, 2018.
  15. Belkacem, A., “Mechanical Buckling Analysis of Hybrid Laminated Composite Plates Under Different Boundary Conditions”, Structural Engineering and Mechanics, Vol. 66, No. 6, pp. 761-769, 2018.
  16. Kadioglu, F., “Mechanical Behaviour of Adhesively Single Lap Joint Under Buckling Conditions”, Chinese Journal of Aeronautics, 34, No. 2, pp. 154-168, 2021.
  17. Kadioglu, F., “Effects of Compressive Applied Load on the Adhesive Single Lap Joint with Different Parameters”, The Journal of Adhesion, 98, No. 4, pp. 1-22, 2020.
  18. Ramezani, F., Ayatollahi, M. R., Akhavan-Safar, A., da Silva, L. F. M., “A comprehensive experimental study on bi-adhesive single lap joints using DIC technique”, International Journal of Adhesion and Adhesives, 102, 102674, 2020.
  19. Kouchakzadeh, M. M. A., Gholami, P., Shakouri, , and Noghabi, M., “Buckling Analysis of Stiffened Cross-Ply Laminated Conical Shells under Axial Compression Using Generalized Differential Quadrature Method”, AUT J. Mech. Eng., Vol. 5, No. 4, pp. 535-552, 2021.
  20. Marchione, F., “Analytical Stress Analysis in Single-Lap Adhesive Joints under Buckling Loads”, International Journal of Engineering Transactions B, Vol. 34, No. 02, pp. 313-318, 2021.
  21. نجات بخش حسین، قارایی امین، ربیعیان نجف‌آبادی حمید، ایروانی علی، بررسی اثر سختی خمشی تکیه‌گاهی بر نیروی بحرانی کمانش فشاری صفحات ارتوتروپیک در سازه هواپیماهای کامپوزیت، AERO2020
  22. Ghasemi, AR., Rabieyan Najafabadi, H., Nejatbakhsh, H., Gharaei, A., “Parametric Analysis of Position and Direction of Laminated Composite C-Spar on Aeroelastic Flutter in Aircraft Tail”, Mechanics of Advanced Composite Structures, Vol. 11, No. 2, pp.351-362, 2024.
  23. Ventsel, E., and Krauthammer, T., Thin Plates & Shells Theory, Analysis & Applications, CRC Press, 2001.
  24. Reddy, J. N., Mechanics of Laminated Composite Plates And Shells, 2th ed, CRC Press, 2004.
  25. Kollar, L., and Springer, G., Mechanics of Composite Structures, Cambridge Univ. Press, 2003.
  26. افشاری حسن، روش تفاضلات مربعی در مسائل مهندسی مکانیک، انتشارات پویش اندیشه، 1398.
  27. Ghasemi, AR., Rabieyan Najafabadi, H., Nejatbakhsh, H., Gharaei, A., “Parametric Analysis of Position and Direction of Laminated Composite C-Spar on Aeroelastic Flutter in Aircraft Tail”, Mechanics of Advanced Composite Structures, Vol. 11, No. 2, pp.351-362, 2024.
  28. Meskini, M, and Ghasemi, A. R., “Free Vibration Analysis of Laminated Cylindrical Adhesive Joints with Conical Composite Shell Adherends”, Journal of Vibration and Control, 29, No. 15-16, pp. 3475-3491, 2022.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی