| دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی | |
| عنوان فارسی مقاله: | تجزیه و تحلیل غیرخطی ویسکوالاستیک لوله های کامپوزیت استوانه ای با دیواره ضخیم |
| عنوان انگلیسی مقاله: | Nonlinear viscoelastic analysis of thick-walled cylindrical composite pipes |
| دانلود مقاله انگلیسی: | برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf اینجا کلیک نمائید |
| مشخصات مقاله انگلیسی (PDF) و ترجمه مقاله (Word) | |
| سال انتشار مقاله | 2010 |
| تعداد صفحات مقاله انگلیسی | 41 صفحه با فرمت pdf |
| تعداد صفحات ترجمه مقاله | 19 صفحه با فرمت ورد |
| رشته های مرتبط | مکانیک |
| مجله | مجله بین المللی علوم مکانیک (International Journal of Mechanical Sciences) |
| دانشگاه | دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه پورتو، پرتغال(Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade do Porto, Portugal) |
| کلمات کلیدی | کامپوزیت پایه پلیمری (PMCS) – خزش – الاستیسه، تحلیل مدل سازی – استحکام |
| لینک مقاله در سایت مرجع | لینک این مقاله در سایت ساینس دایرکت |
| نشریه | Elsevier |
بخشی از ترجمه:
این مقاله تجزیه وتحلیل اثر ماتریس رفتار ویسکوالاستیک را در رفتار مکانیکی سیلندر چند لایه ضخیم لایه ضخیم انجام داده است. قسمت اصلی در این کار این است که تا ارائه راه حل های تقریبی تحلیلی برای محاسبه وابسته به زمان را در تنشهای داخل در سراسر ضخامت سیلندر در چارچوب تئوری ویسکوالاستیسه غیر خطی را ارائه دهد. سازه در نظر گرفته شده ضخیم و چندلایه بوده و در طول سیلندر ناهمسانگرد بوده و در معرض بازگذاری متقارن مکانیکی قرار دارد. در چنین شرایطی راه حل الاستیک دقیق آن وجود دارد که به طور طبیعی تعادل، فشار، جابجایی و سازگاری را با شرایط مرزی توسط معادلات شاختاری و بارگذاری ارضاء می کند. با توجه به تغییرات تنش مداوم در طول ضخامت سیلندر پیشنهاد راه حل های ویسکوالاستیک غیر خطی با متوسط تنش برای محاسبه عوامل الاستیک و ویسکو الاستیک غیر خطی در هر لایه است. علاوه براین راه حل با فرض بدست آمده گونه های خزش در هرلایه از طریق ضخامت ثابت بدست می آید. این الگوریتم همگرا و دقیق زمان به عنوان راه حل است که تعداد لایه های مصنوعی افزایش یافته باشد. برای ویسکوالاستیک خطی راه حل پیشنهادی ثابت برای مطابقت با راه حل های دقیق شناخته شده برای مواد ویسکوالاستیک ایزوتروپیک ١ ارائه شده است. در نهایت چند مورد نوآوری در حال اجرا برای نشان دادن اهمیت این پدیده کشش ویسکو در زمینه تنشهای داخل در طول چندلایه ضخیم سیلندر را ارائه شده است.
مقدمه:
سیلندر تو خالی و یا سیلندر با عناصری ساختاری معمول در بسیاری از برنامه های کاربردی از جمله لوله های آب، سیستم لوله کشی و سفت درایو استفاده می شود. تلاش برای بهبود تولید نفت امکان استفاده از رایژر های شاخته شده از کامپوزیتهای زمینه پلیمری را در عملیات های نفتی در دور از ساحل در اکتشافهای در عمق پیش از کیلومتر به کار می روند. در نتیجه افزایش استفاده از کامپوزیتهای پایه پلیمری و مواد مرکب پلیمری در برنامه های کاربردی مهندسی عمران به کار رفته است که علاقه شدیدی به مشکلات تجزیه و تحلیل تنش در سازه های کامپوزیتی چند لایه دارد. بسیاری از آثار تحلیلی در مورد تجزیه و تحلیل تنش در پوسته های کامپوزیتی در طول سالهای گذشته انجام شده است. این با افزایش استفاده از پوسته های کامپوزیتی در ارتباط با بسیاری از برنامه های کاربردی مانند سازه های مهندسی عمران و صنعت هوانوردی شده است.
بخشی از مقاله انگلیسی:
ABSTRACT This paper analyzes the effect of the polymer matrix non-viscoelastic behaviour in the mechanical behaviour of thick multilayered cylinders. The original contribution of this work is to provide novel approximate analytical solutions to compute the timedependent internal stress state throughout the pipe thickness within the framework of nonlinear viscoelasticity theory. The structures considered are thick, multilayered anisotropic infinitive long cylinders subjected to axisymmetric mechanical loading. Under such conditions there is an exact elastic solution which naturally satisfies equilibrium, strain-displacement, compatibility and boundary conditions for the stated constitutive equations and loading. Due to the continuous stress variations throughout the cylinder thickness, the proposed nonlinear viscoelastic solution assumes the averaged stress state to calculate the nonlinear elastic and viscoelastic factors in each 3 layer. Furthermore the solution is obtained assuming that the creep strains, within each layer, are constant through the thickness. The proposed algorithm converges to the exact solution when the number of layers is artificially increased. For the linear viscoelastic case the proposed solution proved to match the exact known solution for isotropic viscoelastic materials. Finally several invented cases are run to illustrate the importance of the viscoelasticity phenomenon on the internal stress field throughout thick laminated cylinders. KEYWORDS: Polymer–matrix composites (PMCs); Creep; Elasticity; Analytical modelling; Durability. INTRODUCTION The hollow cylinders or cylinders are very common structural elements, used in many applications including trusses, hoses, piping systems and drive shafts. The effort to improve oil production riser performance lead to the possible use of risers made of polymer matrix composites to bring the oil to surface platforms in the offshore exploration at waster depth of 2 km or more. Consequently the increasing use of polymer matrix composites in civil engineering applications has renewed interest in problems of stress analysis of cylindrical laminated composite structures. Many analytical works about stress analysis of composite cylindrical shells have been done during the past years. This is related with the increase use of composite shells in many applications, such as civil engineering structures and aeronautical industry. The 4 static behaviour of thin shell panels has been investigated by using two-dimensional shell theories based on the Love-Kirchhoff hypotheses. Chandrashekhara and Kumar [1] presented and assessed these shell theories. The laminated shell theories provide an accurate solution for thin-walled cylinders but for thick-walled cylinders elasticity solutions are required for an accurate determination of the three-dimensional stress states. The nonlinear viscoelastic analysis of thick laminated composites, using the Schapery nonlinear visceolastic constitutive equations [2], has been preformed, essentially, using finite elements (FE) formulations whether using a ply-by-ply classical approach [3] or using a more sophisticated approach based on multi-scale approach [4] [5]. The laminated cylinder is one of a very few structural cases for which an exact elasticity solution is available. The analytical solution for multilayered cylinders is described in detail by Herakovich [6]. This is based on the early works of Lekhnitskii [7] and Pagano [8] among others. Based on this elastic solution a novel nonlinear viscoelastic analytical approximate solution was developed, using the Schapery [2] non-linear viscoelastic constitutive equations, to compute the stress state of nonlinear viscoelastic polymer matrix fiber reinforced laminated thick cylinders. The present solution considers that the material is linear elastic in the fiber direction and nonlinear elastic-viscoelastic in transverse and shear directions to the fibre. It is also assumed that the material is transversely isotropic. Since the stress state changes continuously throughout each layer thickness, the averaged stress state is used when computing the nonlinear elastic and viscoelastic factors for each layer. Furthermore the solution is obtained assuming that the creep strains, within each layer, are constant through the thickness. 5 The present analytical approximate solution converges to the exact solution when the number of layers is artificially increased. The proposed approximated solution matches the exact known solution for the pressurization of a compressible linear viscoelastic isotropic cylinder constrained by an elastic case. Finally several invented cases are run to simulate the mechanical behaviour of a nonlinear viscoelastic T300/5208 [9] composite cylinder under internal pressure, external pressure and axial force. These cases are used to demonstrate the importance of the viscoelasticity effect over the time-dependent internal stress field evolution throughout thick laminated cylinders. APPROXIMATE NON-LINEAR VISCO
| دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی | |
| عنوان فارسی مقاله: | تجزیه و تحلیل غیرخطی ویسکوالاستیک لوله های کامپوزیت استوانه ای با دیواره ضخیم |
| عنوان انگلیسی مقاله: | Nonlinear viscoelastic analysis of thick-walled cylindrical composite pipes |
