چکیده

           این مطالعه به بررسی اثر شاخص شکل بر کمانش الاستیک پوسته‌های بیضوی کاسینی تحت فشار خارجی یکنواخت می‌پردازد. پوسته‌ها دارای ضخامت دیوار یکنواخت (2 میلیمتر) و ظرفیت (3.63 × 106 میلی متر)، با شاخص شکل، kc = c / a، در محدوده‌ی 0 تا 99، ارزیابی می‌شوند. چندین محاسبات عددی شامل تجزیه و تحلیل انشعابی الاستیک خطی کمانش و تجزیه و تحلیل کمانش غیر خطی هندسی با استفاده از عیوب خاص برای این پوسته‌ها انجام می‌شود. برخی از آنها به صورت آزمایشی مورد بررسی قرار می‌گیرند. نتایج نشان می‌دهد که یک پوسته‌ی بیضوی کاسینی با یک مولفه‌ی پایدار به دلیل کم بودن ظرفیت باربری، به نظر می‌رسد که یک شکل نامطلوب است، که با نتایج قبلی در ارتباط با این مسئله در تضاد است. نکته قابل توجه این است که هندسه بیضوی کاسینی با ابعاد kc = 0.1، دارای ظرفیت باربری بالایی، به شکل مطلوب در زمینه‌های مختلف مانند تانک های زیر آب، پوسته‌های تحت فشار و کپسول‌های مصنوعی می‌باشد.

1. مقدمه 

           پوسته‌های دورانیِ تحت فشار یکنواخت خارجی، به علت ویژگی‌های حمل بار موثر خود، برای مدت زمان طولانی مورد تحقیق واقع شده‌اند. آنها در زمینه‌های مختلف مهندسی مانند موشک‌های فضایی [1]، کپسول‌های مصنوعی [2]، واحدهای شناور [3]، مخازن تحت فشار [4،5] و مخازن زیرزمینی [6] استفاده می‌شوند. پیکربندی‌هایی که به صورت گسترده‌تری مورد استفاده قرار می‌گیرند، عبارتند از کره‌ها [7،8]، سیلندر‌ها [9،10]، مخروط‌ها [11،12] و ترکیب آنها [13]. پوسته‌های غیر معمول مانند بیضی‌ها [14]، بشکه‌ها [15،16]، تخم مرغی شکل‌ها [17،18] و بیضی کاسینی  [6] نیز مورد بررسی قرار گرفته‌اند. با این حال، مشخص شده است زمانی که این پوسته‌ها در معرض فشار خارجی یکنواخت قرار می‌گیرند، مستعد کمانش هستند که اغلب به آسیب غیر قابل تعمیر می‌انجامد؛ کمانش مخازن به شدت تحت تأثیر شکل هندسی آن، ضخامت دیواره و خواص مواد و همچنین نقص‌های اولیه هندسی [19-21] قرار دارد. 

           یکی از معیارهای بهبود ایمنی تغییر شکل پوسته است. مطالعات متعددی بر پوسته‌های غیر معمول دورانی با انحنای گاوس  مثبت یا منفی متمرکز شده است. به عنوان مثال، بلاچوت  مطالعات عددی و تجربی را با موضوع کمانش الاستیک-پلاستیک مجموعه‌ای از پوسته‌های دورانی شبیه به قوس‌های دایره‌ای [22] و بیضی‌های متعارف [23]، که همچنین با پوسته‌های استوانه‌ای معادل آن مقایسه شده است، انجام داده است. اخیرا برای رفع معایب پوسته‌ی مخازن کروی، مانند حساسیت بالای عیوب، ضعف ساده سازی و کم بودن میزان بهره وری از فضا، رفتارهای خمشی پوسته‌های تخم مرغی شکل [17] و همچنین اثر شاخص شکل در کمانش [18] بیشتر مورد مطالعه قرار گرفت. علاوه بر این، جاسیون  و مگنوکی  مطالعات عددی و تحلیلی با موضوع کمانش الاستیک پوسته‌های بیضوی کاسینی [6]، پوسته‌های کروی [24] و پوسته‌های کمان دایره‌ای [25] انجام دادند. جاسیون و مگنوکی متوجه شدند که مسیرهای متعادل برخی از پوسته‌های بیضوی کاسینی دارای کاراکتر پایدار [6] بوده است که برای بارها و صفحات الاستیک شایع است. آنها پیشنهاد کردند که پوسته‌های بیضی به صورت یک شکل مطلوب که برای ساختار تحت فشار قرار می‌گیرند، ظاهر شوند و این پوسته‌های بیضوی کاسینی می‌توانند در حین کمانش و در مراحل بعد از کمانش، ایمنی را تضمین کنند. با این حال، تنها پوسته‌های بیضوی کاسینی با شاخص‌های شکل در محدوده‌ی (0.6-0.9) مورد بررسی قرار گرفتند. افزون بر این، مقایسه بین پوسته‌هایی که بر اساس همان ظرفیت و جرم بود، موجب ایجاد ضخامت دیواره‌های مختلف برای هر پوسته شد، که ممکن است متقاعد کننده بودن نتایج را کاهش دهد، زیرا بیشتر مقایسه‌های مربوطه بر اساس همان ظرفیت و ضخامت دیواره یا همان جرم و ضخامت دیواره است [15،25].

این مقاله در نشریه الزویر منتشر شده و ترجمه آن با عنوان پوسته های بیضوی کاسینی در سایت ای ترجمه به صورت رایگان قابل دانلود می باشد. جهت دانلود رایگان مقاله فارسی و انگلیسی روی عنوان فارسی (آبی رنگ) کلیک نمایید.
منبع:

Elastic buckling of externally pressurized Cassini oval shells with various shape indices