نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

2 گروه مهندسی مکانیک در ارتعاشات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران.

چکیده

مهم ­ترین ویژگی سازه ­های دوپایداره این است که این سازه ­ها دارای دو حالت کاملاً پایدار بوده و برای حفظ سازه در هریک از این حالات پایدار نیاز به هیچ­گونه منبع دائمی انرژی و یا اتصالات مکانیکی نمی‌باشد. صرفاً جهت تغییر شکل از یک حالت پایدار به حالت پایدار دیگر باید انرژی مصرف کرد. در این مقاله، مشخصات پایداری و پاسخ حرارتی ورق کامپوزیتی دوپایداره با لایه‌چینی‌های نامتقارن مختلف بررسی و مطالعه شده است. روش اجزاء محدود غیرخطی برای تعیین پاسخ ورق کامپوزیتی نیز به کار رفته است. بدین منظور وابستگی دمایی به خواص مکانیکی ورق‌های لایه‌ای (لمینیت) به‌خصوص بر ضرایب انبساط حرارتی ورق گرافیت/ اپوکسی مورد توجه است. همچنین اثر لایه‌های رزین در مشخصات پایداری ورق‌ها بررسی شده است. اثر دما بر شکل نهایی ورق‌های کامپوزیتی پخته شده در دمای °C 25 تا °C 180 سانتی‎­گراد بررسی شده است. نتایج نشان دادند که ضرایب انبساط حرارتی اثر زیادی بر شکل‌ ورق‌های پخت شده دارند. از آن­جایی که عدم یکسان بودن ضخامت لایه­ ها در ورق‌های مرکب دوپایداره، که در حقیقت یک نوع نقص ساختاری می­ باشد، تأثیرات به ­سزایی در شکل بعد از پخت ورق، تعیین حالت پایدار اول ورق و همچنین تعیین مقدار نیرویی که باعث پرش ناگهانی بین دو حالت پایدار می‌شود، دارد. مشخص کردن ضخامت حقیقی هر لایه و همچنین لایه‌های رزین بین لایه‌ها و روی ورق باعث می‌شود که مدل‌سازی ما تا حد بیشتری به واقعیت نزدیک شود. از این‌رو ضخامت حقیقی لایه ­های ورق مرکب و همچنین لایه­ های رزین با استفاده از میکروسکوپ نوری تعیین شده و در مدل‌سازی­ها منظور گردیده­ اند. نتایج حاصل از شبیه‌سازی اجزاء محدود با نتایج تست عملی مقایسه گردیده و سازگاری مناسبی حاصل شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

Arrieta, A. F., Neild, S. A. and Wagg, D. J. 2009. Nonlinear dynamic response and modeling of bi-stable composite plate for application to adaptive structures. Non Dyn. 58: 259–272.
Autr, K. K. 2006. Mechanics of composite materials, second edition. Tylor and francis press.
Dano, M. and Hyer, M. W. 1998. Thermally-Induced Deformation Behavior of Unsymmetric Laminates, Int J Solids Struct. 35: 2101-2120.
Daton-Lovett, A. 1996. An extendible member.Patent Cooperation Treaty Application, PCT/GB97/00839.
Diaconu, C. G., Weaver, P. M. and Arrieta, A. F. 2009. Dynamic analysis of bi-stable composite plate, J Sound & Vib, 322: 987–1004.
Galletly, D. A. and Guest, S. D. 2004. Bistable composite slit tube, I: A beam model. Int J Solids Struct.
Giddings P. F, Bowen, C. R., Salo A. I. T. and Kim, H. A. 2010. Bistable composite laminates: effects of laminate composition on cured-shape and response to thermal load. Compos Struct. 92: 2220–2225.
Gude, M. and Hufenbach, W. 2006. Design of Novel Morphing Structures Based on Bistable Composites with Piezoceramic Actuators, Mech Compos Mater. 42(4): 339-346.
Hamamoto, A. and Hyer, M. W. 1987. Non-linear Temperature-Curvature Relationships for Unsymmetric Graphite-Epoxy Laminates. Int J Solids Struct. 23(7): 919-935.
Hufenbach. W, Gude M. and Kroll, L. 2002. Design of multistable composites for application in adaptive structures. Compos Sci Technol. 2201-72.
Hyer, M. W. 1981. Some observations on the cured shape of thin unsymmetric laminates, J Compos Mater. 15: 175-194.
Hyer, M. W. 1981. Calculations of the Room-temperature Shapes of Unsymmetric Laminates. J Compos Mater. 15: 296-310.
Hyer, M. W. 1982. The Room-Temperature Shapes of Four-Layer Unsymmetric Cross-Ply Laminates, J Compos Mater. 16: 318-340.
Hyer, M. W, Herakovich, T, Milkovich, S. M. J. S. Short, J. r. 1983. Temperature dependence of mechanical and thermal expansion properties of T300/5208 graphite/epoxy. Compos. 14: 276–280.
Iqbal, K., Pellegrino, S. and Daton-Lovett, A. 2000. Bi-stable composite slit tubes. In Proceed ings of IUTAM-IASS Symposium on Deployable Structure. Kluwer.
Jun, W. J. and Hong, C. S. 1990. Effect of Residual Shear Strain on the Cured Shape of Unsymmetric Cross-Ply Thin Laminates. Compos Sci Technol. 38(1): 55-67.
Jun, W. J. and Hong, C. S. 1992. Cured Shape of Unsymmetric Laminates with Arbitrary Lay-Up Angles. Journal of Reinforced Plastics and Composites. 11(12): 1352-1366.
Kebadze E., Guest S.D., Pellegrino S., Bi-stable prestressed shell structures. Int J Solids Struct, 41(2004). 2801–20.
Reddy, J. N. 2004. Mechanics of Laminated Composite Plates and Shells. second edition, CRS press.
Schlecht, M., Schulte, K. and Hyer, M. W. 1995. Advanced Calculations of the Room-Temperature Shapes of Thin Unsymmetric Composite Laminates, J Compos Struct, Vol. 32: 627-633.
Tawfik, S., Xinyuan, T., Ozbay, S. and Armanios, E. 2007. Anticlastic Stability Modeling for Cross-ply Composites, J Compos Mater. 41(11): 1325-1338.
Yuhas, D. E. and Isaacson, B. 1998. Elevated temperature measurements of elastic constants in polymer composites. The 43rd international SAMPE symposium. Anaheim, California, Article_101405. May 31-June 4.