تحلیل تجربی و عددی اثر الگوهای پیچش الیاف بر آستانه تحمل فشار هیدرواستاتیک داخلی در قطعه کامپوزیتی شیشه- اپوکسی ساخته ‌شده به روش رشته پیچی

زارع زاده, علیرضا; علایی, محمدحسین; حیدری بنی, محسن; داور, علی; اسکندری جم, جعفر

doi:10.22034/jssta.2022.364725.1095

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانش آموخته کارشناسی ارشد، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.

² استادیار، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.

³ دانشجوی دکتری، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.

⁴ دانشیار، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.

⁵ استاد، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.

https://doi.org/10.22034/jssta.2022.364725.1095

چکیده

فرایند رشته‌پیچی، یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین فرآیندهای فرایندهای ساخت سازه‌های کامپوزیتی برای دستیابی به مقاومت و استحکام بالا است. در این فرآیند فرایندرشته‌پیچی، پارامترهای مهمی هم‌چون کشش الیاف، نحوه پیچیدن الیاف، اثر لایه‌چینی، زاویه پیچش، الگوی پیچش الیاف، نوع مواد مناسب پیچش و غیره وجود دارد که می‌توانند نقش بسزایی در استحکام سازه، نقش به‌سزایی داشته باشند. در این راستا، الگوی پیچش، کم‌تر از دیگر پارامترها، مورد بررسی محققین محققان قرار داشته گرفته است. بر این اساس، در این تحقیق، تأثیر الگوی پیچش الیاف بر آستانه تحمل فشار هیدرواستاتیک استوانه شیشه اپوکسی، مورد بررسی قرار گرفتهشده است. برای این منظور، ابتدا با چهار الگوی مختلف پیچش، لوله‌هایی به روش رشته‌پیچی با استفاده از الیاف شیشه و رززرین اپوکسی با چیدمان 54± ساخته و تحت آزمون‌ هیدرواستاتیک با فشارهای داخلی 5 تا 50 بار قرار گرفته شد و میزان جابه‌جایی شعاعی در وسط قطعه به روش تجربی اندازه‌گیری شده است. در ادامه، میزان جابه‌جایی شعاعی لوله‌ها، ناشی از فشار داخلی لوله‌ها، با استفاده از تحلیل عددی نیز مدل شده و با نتایج تجربی مقایسه شده است. هم‌چنین، برای صحه‌گذاری بر نتایج تجربی و عددی، از روابط تحلیلی نیز استفاده شده و نتایج آن با تحلیل‌های تجربی و عددی مورد مقایسه قرار گرفته است. تمامی نتایج در یک بازه قابل قبول قرار گرفته و نشان داد که الگوی پیچش با بافت ریزتر، استحکام فشاری بالاتری دارد. هم‌چنین، نتایج شبیه‌سازی، تطابق خوبی با نتایج تجربی نشان دادداشته است

کلیدواژه‌ها

رشته‌پیچی# الگوی پیچش# فشار هیدروستاتیک# جابجایی شعاعی

20.1001.1.27834557.1401.2.2.5.9

موضوعات

سازه

مراجع

##[1] H. Takayanagi, M. Xia, and K. Kemmochi, “Stiffness and strength of filament-wound fiber-reinforced composite pipes under internal pressure,” Advanced Composite Materials, vol. 11, no. 2, pp. 137-149, 2002.##

##[2] L. Parnas, and N. Katirci, “Design of fiber-reinforced composite pressure vessels under various loading conditions,” Composite structures, vol. 58, no. 1, pp. 83-95, 2002.##

##[3] E. V. Morozov, “The effect of filament-winding mosaic patterns on the strength of thin-walled composite shells,” School of Mechanical Engineering, University of KwaZulu-Natal, Howard College, Durban 4041, 2006.##

##[4] H. Bakaiyan, H. Hosseini, & E. Ameri, “Analysis of multi-layered filament-wound composite pipes under combined internal pressure and thermomechanical loading with thermal variations,” Composite Structures, 88(4), 532-541, 2009.‏##

##[5] R.Ansari, F. Alisafaei, & P. Ghaedi, “Dynamic analysis of multi-layered filament-wound composite pipes subjected to cyclic internal pressure and cyclic temperature,” Composite Structures, 92(5), 1100-1109, 2010.‏##

##[6] M. Bouhafs, Z. Sereir, & A. Chateauneuf, “Probabilistic analysis of the mechanical response of thick composite pipes under internal pressure,” International journal of pressure vessels and piping, 95, 7-15, 2012.##

##[7] N. D. Sayem Uddin, V. Morozov, “The effect of filament winding mosaic pattern on the stress state of filament wound composite flywheel disk,” School of Engineering and Information Technology, The University of New South Wales, Canberra ACT, 2014.##

##‏[8] I. Y. Sülü, “Mechanical behavior of internal pressurized composite pipes jointed with embedded tubular sleeves,” Materials Testing 59.3: 272-277, 2017.‏##

##[9] L. Gemi, (). “Investigation of the effect of stacking sequence on low velocity impact response and damage formation in hybrid composite pipes under internal pressure. A comparative study,” Composites Part B: Engineering, 153, 217-232, 2018.‏##

##[10] A. Khodabakhshi, H. Asadi Gilakejani, “Failure Analysis of Glass Fiber Reinforced Plastic Pipes and Crack Inlet Opening with J-Integral Criteria Under Internal Pressure,” Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, vol 52, Issue 5, pp. 1179-1192,2020.##

##[11] J. C. Hastie, I. A. Guz, & M. Kashtalyan, “Structural integrity of deepwater composite pipes under combined thermal and mechanical loading,” Procedia Structural Integrity, 28, 850-863, 2020.‏##

##[12] م. رونق، ، مقدمهای بر فرایندهای تولید، فرمنش، 1392.##

##[13] C. Ugural, Stresses in beams,plates and shells, 3^rd ed., CRC Press, Boca Raton London New York, 2010.##

##[14] A. Onder, et.al., “Burst failure load of composite pressure vessels,” Composite Structures, vol. 89, no. 1, pp. 159-166, 2009.##

علوم، فناوری و کاربردهای فضایی

تحلیل تجربی و عددی اثر الگوهای پیچش الیاف بر آستانه تحمل فشار هیدرواستاتیک داخلی در قطعه کامپوزیتی شیشه- اپوکسی ساخته ‌شده به روش رشته پیچی

مراجع

مراجع

دوره 2، شماره 2
اسفند 1401
صفحه 60-77

تحلیل تجربی و عددی اثر الگوهای پیچش الیاف بر آستانه تحمل فشار هیدرواستاتیک داخلی در قطعه کامپوزیتی شیشه- اپوکسی ساخته ‌شده به روش رشته پیچی

مراجع

مراجع

دوره 2، شماره 2اسفند 1401صفحه 60-77

دوره 2، شماره 2
اسفند 1401
صفحه 60-77