بررسی المان محدود کمانش پوسته کروی ساندویچی نسبتا ضخیم با هسته مشبک و لایه های تقویت شده با سیم های حافظه دار شکلی

در تحقیق حاضر، برای اولین بار رفتار کمانش پوسته های ساندویچی کروی نسبتا ضخیم دارای هسته مشبک و رویه های تقویت شده با سیم های حافظه دار شکلی (SMA) مطالعه شده است. هسته پوسته به صورت مشبک و سلول های آن به صورت چهار ضلعی بوده و رویه های پوسته توسط سیم های SMA با توزیع یکنواخت و تک جهته تقویت شده است. جهت انجام شبیه سازی ها از روش المان محدود و نرم افزار ABAQUS استفاده شده است. رفتار سوپرالاستیک SMA با استفاده از مدل Brinson تعریف شده و تبدیلات فازی به کمک زیربرنامه UMAT در نرم افزار آباکوس اعمال شده است. پس از انجام شبیه سازی و استخراج نتایج، تاثیر پارامترهای هندسی و مکانیکی موثر مانند شعاع انحنای پوسته، کسر حجمی سیم های SMA و میزان پیش تنیدگی آنها بر بارهای کمانش پوسته بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که سیم های SMA باعث ایجاد تنش های بازیافتی شده که به صورت نیروی کششی بر لایه های بالایی پوسته اعمال می شود. این ویژگی باعث افزایش سفتی پوسته و در نتیجه بیشتر شدن بار کمانش می شود. افزایش کسر حجمی سیم های SMA از 0 تا 0.6 درصد بازای α برابر با 0.1 ، باعث افزایش 325 درصدی در بار کمانش می گردد. علاوه بر این بار کمانش واحد حجم پوسته دارای هسته مشبک و بدون هسته مشبک به ترتیب برابر 0.71 و 0.79 به دست می آید که نشان می دهد وجود هسته مشبک باعث افزایش 11 درصدی در بار کمانش ویژه می شود. این افزایش در کنار کاهش وزن سازه باعث آشکار شدن اهمیت استفاده از سازه های ساندویچی با هسته مشبک می شود.