نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• محمد منصور محی الدین قمشه ای ¹
• رضا شاهی ²

¹ استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج، کرج، ایران

² کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج، کرج، ایران

چکیده

در این تحقیق اتصال چسبی رویهم تک لبه بین لوله‌های کامپوزیتی که همزمان تحت یک گشتاور پیچشی و اثرات حرارتی-رطوبتی قرار دارد، به روش عددی تربیع دیفرانسیل (DQM) مورد مطالعه قرار گرفته است. این تحلیل بر اساس تئوری خطی پوسته‌های استوانه‌ای به انجام رسیده و در آن خیز عرضی ایجاد شده در لوله ها لحاظ گردیده است. ابتدا معادلات دیفرانسیل حاکم بر تغییر شکل لوله‌ها و ناحیه چسب برحسب مؤلفه‌های میدان جابجائی استخراج گردیده‌اند. کل سازه به چند ناحیه همپوشانی و غیرهمپوشانی تقسیم گردیده، و معادلات مربوط به نواحی همپوشانی لوله‌ها، که حل تحلیلی ندارند، به روش عددی DQM گسسته سازی شده، و نهایتاً مجموعه معادلات مربوط به کل سازه با توجه به شرایط مرزی و پیوستگی بین نواحی بطور همزمان حل گردیده‌اند، تا جابجائی‌های محیطی و شعاعی (عرضی) بدست آیند. سپس با معلوم بودن مؤلفه‌های جابجائی، مؤلفه‌های تنش برآمدن و تنش برشی در ناحیه همپوشانی تعیین شده‌اند. به منظور صحت سنجی مدل عددی حاضر، نتایج عددی حاصل از آن با نتایج عددی یک مرجع به چاپ رسیده و نیز با نتایج نرم افزار آباکوس مقایسه گردیده، که مطابقت و همخوانی قابل قبولی بین آنها ملاحظه می‌شود. نهایتاً با استفاده از مدل DQM حاضر مطالعات پارامتری به انجام رسیده و تاثیر پارامترهایی شامل ضخامت لایه چسب، طول ناحیه همپوشانی، تغییر دما و رطوبت نسبی بر روی چگونگی توزیع تنش‌ها در ابن ناحیه بررسی گردیده است.

کلیدواژه‌ها

• لوله کامپوزیتی
• اتصال چسبی
• اثرات حرارتی-رطوبتی
• روش تربیع دیفرانسیل

موضوعات

• سازه های کامپوزیتی

عنوان مقاله [English]

Stress analysis of single-lap bonded joints in composite tubes under torsion and hygrothermal effects using DQM

نویسندگان [English]

• Mohammad Mansour Mohieddin Ghomshei ¹
• Reza Shahi ²

¹ Department of Mechanical Engineering, Karaj Branch, Islamic Azad University, Karaj, Iran

² Department of Mechanical Engineering, Karaj Branch, Islamic Azad University, Karaj, Iran

چکیده [English]

In this research, adhesively tubular single lap joints subjected to torsional and hygrothermal loadings are studied using the Differential Quadrature Method (DQM), in which the lateral deflections are taken into account. The analysis is based on the linear cylindrical shell theory. At first, governing differential equations of the tubes and the interfacing adhesive layer are expressed in terms of the displacement field components. The total structure is divided into the overlapping and non-overlapping areas. The differential equations of the overlapping area which do not have closed form solution, are discretized by implementing the DQM. Then, the equations of the total areas are solved simultaneously regarding their boundary and continuity equations, to find the circumferential and radial (lateral) displacements. Next, having known the displacement field components, the distribution of the peel and shear stresses in the interfacing adhesive are calculated. Results obtained from the presented DQM solutions are compared well with those of a published reference as well as those of an ABAQUS finite element model. Finally, using the DQM model, the influence of the adhesive layer thickness, the overlap length, and the changes in the temperature and relative humidity on the interfacing stress distributions are investigated.

کلیدواژه‌ها [English]

• Composite tube
• adhesively bonded joint
• hygrothermal effects
• Differential Quadrature Method (DQM)