بررسی کمانش در پوسته استوانه‌ای با جوش طولی و محیطی

Abstract

پوسته­های استوانه ای نازک بطور وسیعی در صنایع نفت، گاز و در صنایع هوا و فضا مورد استفاده قرار م یگیرند، معمولا این پوسته­ ها تحت تاثیر نیروهای محوری، فشار داخلی، فشار خارجی و نیروهای پیچشی می ­باشند، بنابراین طراحی ایمن در مقابل کمانش برای این پوست­ه ای نازک، بسیار حائز اهمیت است. سال­ ها علت کمانش پوسته­ ها در نیرویی کمتر از نیروی تئوری محاسبه شده از حل کلاسیک به صورت معمایی نزد محققین و دانشمندان علم مکانیک مطرح بوده، تا اینکه پس از انجام آزمای شهای متعدد مشخص شد، نقص­ها شامل عیب­ های هندسی، تغییر در ضخامت، عدم یکنواختی خواص مواد و شرایط مرزی و به طور کلی هر عیبی در مقایسه با یک پوسته استوانه ای کامل بدون عیب، منشاء کاهش نیروی کمانش نسبت به مقدار کلاسیک آن می باشد که مهم ترین آنها عیوب هندسی و خارج از گردی بودن پوسته نسبت به حالت کامل استوانه است. این نقص­ها معمولاً تابع روش ساخت می ­باشند، جوشکاری پوسته­ ها در مخازن تحت فشار خود یکی از دلایل مهم ایجاد نقص­ های هندسی بخصوص در پیرامون محل جوشکاری است. این پژوهش به بررسی اثرات جوش در پوسته­ های استوانه ای تحت بار محوری می ­پردازد، به این ترتیب که نمونه هایی از جنس فولاد با جوش طولی و محیطی ساخته شده و عیب­ های هندسی آنها اندازه­ گیری و سپس تحت آزمایش کمانش قرار گرفته اند. همچنین عیب­ های اندازه­ گیری شده در مدل المان محدود اعمال و نیروی کمانش حاصل از آنالیز المان محدود با آزمایش تجربی مقایسه شده است. نتایج نشان می­ دهد جوشکاری باعث کاهش قابل ملاحظه نیروی کمانش نسبت به مقدار نیروی بحرانی کلاسیک گردیده و کمانش پوسته با جوش طولی و محیطی به دلیل افزایش عیب ­های هندسی در نیرویی کمتر از پوسته ای با جوش فقط طولی رخ می­ دهد.