بررسی عددی و تجربی مخازن کامپوزیتی تقویت شده با رینگ های محیطی تحت فشار خارجی

مخازن کامپوزیتی بدلیل نسبت بالای استحکام به وزن ، بطور گسترده ای در حوزه ی صنایع دریایی و هوایی بکار می روند. نحوه ی شکست مخازن کامپوزیتی تحت بارگذاری فشاری هیدرواستاتیک با توجه به هندسه و خواص مواد قابل تعیین می باشد. استفاده از تقویت کننده های کامپوزیتی در مخازن کامپوزیتی در عمل متحمل دشواری های بسیاری در فرآیند ساخت می باشد. از طرفی بدلیل پایین بودن مدول یانگ در کامپوزیت ها، نمی توان انتظار تاثیر چشمگیری از بکارگیری آنها بعنوان تقویت کننده داشت. در پژوهش حاضر، با توجه به اهمیت تقویت کننده های فلزی، رفتار مخازن کامپوزیتی دارای تقویت کننده فلزی در لحظه ی شکست مطالعه شد. در همین راستا رفتار یک بدنه ی کامپوزیتی در حالت استفاده از تقویت کننده ی فلزی و حالت بدون تقویت کننده به روش اجزای محدود مورد مطالعه قرار گرفت. مطابق نتایج استفاده از یک تقویت کننده محیطی فلزی که وزن آن معادل 6/3 % از وزن بدنه ی کامپوزیتی است، فشار شکست کمانش را به میزان 25 % افزایش داد. همچنین بر اساس نتایج، افزایش فشار کمانش در بدنه های کامپوزیتی از طریق بکارگیری تقویت کننده محیطی فولادی نسبت به افزایش این پارامتر از طریق افزایش ضخامت بدنه ی کامپوزیتی، افزایش وزنی کمتری را ایجاد می نماید. جهت صحه گذاری بر نتایج عددی به دست آمده یک بدنه ی کامپوزیتی از جنس شیشه- اپوکسی که جداره ی درونی آن با استفاده از یک تقویت کننده محیطی فلزی تقویت شده بود تا رسیدن به مرحله ی شکست تحت فشار هیدرواستاتیک خارجی قرار گرفت که نهایتا در فشار 16 بار شکسته شد. فشار تخمین زده شده توسط نرم افزار آباکوس با مقدار تجربی اختلاف بسیار کمی داشت که بیانگر دقت بالای مدلسازی عددی پژوهش حاضر می باشد.