An analytical and numerical study on the buckling of cracked cylindrical shells

وجود ضایعات یا ترک ها ممکن است موجب کاهش قابل توجهی از قدرت یک جزء یا ساختار شود. این نوع از آسیب های ساختاری در طول زمان تجمع پیدا می کند و باعث کاهش قابل ملاحظه ظرفیت باربری نهایی اعضای ساختاری و نارسایی زودرس می شود. در این مقاله، یک مطالعه ی تحلیلی و عددی همراه شده برای ارزیابی بار خمشی پوسته های استوانه ای ترک خورده که اغلب در زمینه مهندسی عمران، مهندسی دریایی و مهندسی مکانیک دیده می شود، اجرا می شود. در مرحله اول مطالعه، بار خمشی از پوسته های استوانه ای با کرک محدب مورد بررسی قرار گرفته است با استفاده از مدل متقارن به عنوان یک ستون پرتو مستطیلی ترک خورده در پایه الاستیک. ستون پرتو ترک خورده به عنوان دو عنصر پرتو بر پایه الاستیک متصل شده توسط یک بهار چرخشی معادل مدل شده است و معادله مشخصه حاکم به دست می آید. مدل های عنصر محدود برای بررسی نتایج تحلیلی و ارزیابی دقت آنها، بر اساس توافق خوب بین نتایج تحلیلی و عددی مشاهده می شود. اثر بار پارامترهای مختلف مانند طول سیلندر، سختی شعاعی سیلندر، محل کرک و شدت کرک بر ظرفیت حمل بار محوری این عضوها مورد بررسی قرار گرفته است. برای محاسبه بار خمشی از پوسته های استوانه ای بلند با کرک محدوده، یک معادله ساده ارائه شده است. در مرحله دوم، بار خمشی از پوسته های استوانه ای با کرک جزئی با استفاده از نتایج تجزیه و تحلیل عناصر محدود در مدل های با طول کرک متغیر مورد مطالعه قرار گرفته است. بر اساس نتایج تجزیه و تحلیل عددی، یک معادله تجربی برای تعامل بار بارکدگی این اعضا بین دو مقادیر محدود، یعنی بارهای خمشی از یک سیلندر غیرقابل انباشته و سیلندر با کرک محدب پیشنهاد شده است.