بررسی عددی و تجربی مخازن کامپوزیتی تقویت شده با رینگ‌های محیطی تحت فشار خارجی

مخازن کامپوزیتی بدلیل نسبت بالای استحکام به وزن ، بطور گسترده‌ای در حوزه‌ی صنایع دریایی و هوایی بکار می‌روند. نحوه‌ی شکست مخازن کامپوزیتی تحت بارگذاری فشاری هیدرواستاتیک با توجه به هندسه و خواص مواد قابل تعیین می‌باشد. استفاده از تقویت‌کننده‌های کامپوزیتی در مخازن کامپوزیتی در عمل متحمل دشواری‌های بسیاری در فرآیند ساخت می‌باشد. از طرفی بدلیل پایین بودن مدول یانگ در کامپوزیت‌ها، نمی‌توان انتظار تاثیر چشمگیری از بکارگیری آنها بعنوان تقویت‌کننده داشت. در پژوهش حاضر، با توجه به اهمیت تقویت‌کننده‌های فلزی، رفتار مخازن کامپوزیتی دارای تقویت‌کننده فلزی در لحظه‌ی شکست مطالعه شد. در همین راستا رفتار یک بدنه‌ی کامپوزیتی در حالت استفاده از تقویت‌کننده‌ی فلزی و حالت بدون تقویت‌کننده به روش اجزای محدود مورد مطالعه قرار گرفت. مطابق نتایج استفاده از یک تقویت‌کننده محیطی فلزی که وزن آن معادل 6/3 % از وزن بدنه‌ی کامپوزیتی است، فشار شکست کمانش را به میزان 25 % افزایش داد. همچنین بر اساس نتایج، افزایش فشار کمانش در بدنه‌های کامپوزیتی از طریق بکارگیری تقویت‌کننده محیطی فولادی نسبت به افزایش این پارامتر از طریق افزایش ضخامت بدنه‌ی کامپوزیتی، افزایش وزنی کمتری را ایجاد می‌نماید. جهت صحه‌گذاری بر نتایج عددی به دست آمده یک بدنه‌ی کامپوزیتی از جنس شیشه- اپوکسی که جداره‌ی درونی آن با استفاده از یک تقویت‌کننده محیطی فلزی تقویت شده بود تا رسیدن به مرحله‌ی شکست تحت فشار هیدرواستاتیک خارجی قرار گرفت که نهایتاً در فشار 16 بار شکسته شد. فشار تخمین زده شده توسط نرم‌افزار آباکوس با مقدار تجربی اختلاف بسیار کمی داشت که بیانگر دقت بالای مدلسازی عددی پژوهش حاضر می‌باشد.

Keywords:

مخازن کامپوزیتی , تقویت‌کننده , روش اجزای محدود , فشار هیدرواستاتیک خارجی , شکست کمانش