بررسی تاثیر پارامترهای مختلف در تحلیل تنش صفحات همسان‌گرد و غیرهمسان‌گرد حاوی گشودگی چهارضلعی مرکزی و تحت تنش برشی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مکانیک، دانشگاه شاهرود، شاهرود

2 کارشناسی ارشد، دانشکده مکانیک، دانشگاه شاهرود، شاهرود

چکیده

یکی از نگرانی‌های طراحان، شکست سازه­ها در نتیجه تمرکزتنش در ناپیوستگی‌های هندسی است. برای جلوگیری از شکست‌های ناشی از بارگذاری خستگی در سازه­ها، اخیراً مدل‌های متعددی برای پیشگویی عمر خستگی ارائه شده است. ضریب تمرکزتنش، پارامتری کلیدی در نمایش این مدل‌ها به ویژه در حضور ترک‌های تیز لبه­ای می­باشد. صفحات کامپوزیتی حاوی گشودگی در بسیاری از سازه­های مهندسی دیده می­شود. با توجه به پیچیدگی و گستردگی سازه­های مهندسی، مطالعه‌ی دقیق این سازه‌ها لازم به نظر می‌رسد. لذا در این مقاله سعی شده است، پارامترهای موثر بر توزیع تنش اطراف گشودگی چهارضلعی در صفحات کامپوزیتی تحت تنش برشی از روش تحلیلی مورد بررسی قرار گیرد. پارامترهایی شامل: شعاع انحنای گوشه گشودگی، زاویهی چرخش گشودگی، زاویهی الیاف، کشیدگی گشودگی و جنس صفحه می‌باشد. در این تحقیق، ابتدا تاثیر پارامترها به تنهایی و سپس تاثیر همه‌ی پارامترها در کنار یکدیگر و در نهایت مقادیر بهینه پارامترهای موردبحث که منجر به کمترین تمرکزتنش می­شود؛ بررسی و معرفی خواهد شد. از روش اجزای محدود برای بررسی درستی جواب­ها کمک گرفته شده است. نتایج عددی، تطابق خوبی با نتایج حاصل از حل تحلیلی حاضر دارد. نتایج نشان می‌دهند که پارامترهای هندسی گشودگی و زاویه‌ی الیاف در صفحات کامپوزیتی، تاثیر بسزایی برروی توزیع تنش اطراف گشودگی دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Howland RCJ (1929) On the stresses in the neighborhood of circular hole in a strip under tension. Phil. Trans. Roj. Soc. 229: 49-86.

[2] Heywood RB (1952) Designing by photoelasticity. Chapman and Hall, London.

[3] Peterson RE (1974) Stress concentration factors. John Wiley & Sons, New York.

[4] Pilkey WD (1997) Peterson’s stress concentration factors. Second Edition, New York, NY: John Wiley & Sons Inc.

[5] Neuber H, Hahn HG (1966) Stress concentration in scientific research and engineering. Appl Mechanics Rev 19: 187–199.

[6] Sternberg E (1958) Three-dimensional stress concentration. Appl Mechanics Rev 11: 1–4.

[7] Muskhelishvili NI (1953) Some basic problems of mathematical theory of elasticity. P Noordhoff, Groningen, Holland.

[8] Savin GN (1961) Stress concentration around holes. Pergamon Press, New York.

[9] Eshelby JD, Read WT, Shockley W (1953) Anisotropic elasticity with applications to dislocation theory. Acta Metallurgica 1(3): 251–259.

[10] Stroh AN (1958) Dislocations and cracks in anisotropic elasticity. Philosophical Magazine 3(30): 625–646.

[11] Lekhnitskii SG (1963) Theory of elasticity of an anisotropic body. Mir Publishers, Moscow.

[12] Hedgepth JM )1961( Stress concentrations in a filamentary structures. NASA TND-882, May.

[13] Zender GW, Deaton JW (1963) Stress of filamentary sheets with one or more fiber broken. NASA TND-1609.

[14] Hedgepth J, Van Dyke P (1967) Local stress concentration in imperfect filamentary composite materials. Journal Composite Materials 1: 294–309.

[15] Hedgepth J, Van Dyke P (1969) Stress concentration from single filament failure in composite materials. Textile Research Journal 39: 618–626.

[16] Tan SC (1988) Finite-width correction factors for anisotropic plate containing a central opening. J Comp Mat: 22: 1088-1097.

[17] Daoust J, Hoa SV (1991) An analytical solution for anisotropic plates containing triangular holes. Composite Structure 19: 107–130.

[18] Gruber B, Hufenbach W, Kroll L, Lepper M, Zhou B (2007) Stress concentration analysis of fibre-reinforced multilayered composites with pin-loaded holes. J Composites Science and Technology 67: 1439–1450.

[19] Hufenbach W, Gottwald R, Grüber B, Lepper M, Zhou B (2008) Stress concentration analysis of thick-walled laminate composites with a loaded circular cut-out by using a first order shear deformation theory. J Composites Science and Technology 68: 2238–2244.

[20] Rezaeepazhand J, Jafari M (2005) Stress analysis of perforated composite plates. Composite Structures 71: 463–468.

[21] Rezaeepazhand J, Jafari M (2006) Stress concentration in composite plates with special shaped cutout. 12th European Conference on Composite Materials, 29th August-1st September.

[22] Rezaeepazhand J, Jafari M (2008) Stress analysis of composite plates with non circular cut out. Key Engineering Materials 385-387: 365–368.

[23] Rezaeepazhand J, Jafari M (2010) Stress concentration in metallic plates with special shaped cutout. International Journal of Mechanical Sciences 52: 96–102.

[24] Mohammadi M, Dryden JR, Jiang L (2011) Stress concentration around a hole in a radially inhomogeneous plate. Journal of Solids and Structures 48: 483–491.

[25] Darwish F, Gharaibeh M, Tashtoush G (2012) A modified equation for the stress concentration factor in countersunk holes. Journal of Mechanics A/Solids 36: 94–103.

[26] Lekhnitskii SG (1968) Anisotropic plates. Translated from the Second Russian Edition by Tsai SW, Cheron Gordon and Breach.

[27] Martin H Sadd (2009) Elasticity theory, applications and numeric. Second Edition, Elsevier Inc.

[28] Abuelfoutouh NM (1993) Preliminary design of unstiffend composite shells. Symposium of 7th Technical Conference of ASC: 786–693.