تحلیل استاتیک تیر قوطی کامپوزیت با استفاده از روش کاهش ابعاد

در این مقاله تحلیل استاتیک تیرهای کامپوزیتی با چیدمان و سطح مقطع دلخواه ارائه شده است. شیوه حل بر پایه تفکیک مسئله الاستیسیته غیرخطی سه بعدی، به حل دو-بعدی سطح مقطع و یک بعدی در طول تیر می باشد. مدل سازی بیان شده به کمک فرضیات کوچک بودن کرنش ها نسبت به واحد و ابعاد مقطع نسبت به طول موج تغییر شکل انجام می شود. در تحلیل دوبعدی سطح مقطع توابع اعوجاج به صورت تابعی از کرنش های یک بعدی محاسبه و سپس ماتریس سفتی، دارای کوپل کامل از تغییر شکل های کششی، پیچشی و خمشی در دو جهت متعامد حاصل می شود. در این تحقیق از روش ریلی-ریتز جهت محاسبه توابع اعوجاج استفاده می شود. مزیت استفاده از ریلی-ریتز ساده سازی روند حل سطح مقطع در مقایسه با حل المان محدود مورد استفاده در روش های مشابه می باشد. تحلیل یک بعدی در طول تیر با روش المان محدود از طریق محاسبه انرژی کرنشی تیر انجام گرفته است. اثر تغییر زاویه چیدمان مقطع کامپوزیت بر سفتی های مختلف بررسی شده است. مقایسه نتایج تحلیل استاتیک تیر قوطی (box beam) یکسرگیردار کامپوزیتی متقارن و نامتقارن با نتایج المان محدود سه بعدی در نرم افزار آباکوس (Abaqus) و نتایج تجربی همگرایی مناسبی نشان می دهد. روش پیش رو، نتایج با دقت بالاتری برای مقطع نامتقارن ارائه می دهد. با توجه به هزینه بالای تحلیل المان محدود سه بعدی، روش حاضر با سرعت بالا و دقت قابل قبول، مناسب جهت تحلیل اولیه و بهینه سازی سازه های تیرشکل کامپوزیت می باشد.