مطالعه روش هاي كاهش تمركز تنش در اطراف شكاف و گشايش بدنه سازه هاي صفحه اي و پوسته اي

پديده تمركز تنش و ايجاد آن در پوسته ها يكي از مسائل مهم درمهندسي سازه و مكانيك بوده كه با توجه به اهميت فراوان اين پديده از نظر علمي و عملي ازجايگاه قابل ملاحظه اي برخورداراست. زيردريايي ها، كشتي ها، بالها و بدنه هواپيماها، موشكها و راكت ها، ديگ هاي بخار ومخازن تحت فشار، اتصالات لوله ها در خطوط انتقال سيالاتي نظيرگاز، بخار و آب وفاضلاب و... همگي نمونه هاي فراوان و بارز كاربرد اين پديده در صنعت هستند. بطور كلي ايجاد بازشدگي در يك پوسته استوانه اي و يا اتصال دو پوسته و يا حتي در صفحات، باعث ايجاد آشفتگي در ميدان تنش ها مي گردد و تمركز تنش را پديد مي آورد. تنش ها ممكن است تا چندين برابر تنش هاي ايجاد شده دربدنه سازه پوسته اي (گاهي تا بيش از صد برابر) افزايش يابد كه از نقطه نظر تحليلي وطراحي بسيار حائز اهميت است. در اين پژوهش در ابتدا ضمن مطالعه تاريخچه اي به تحقيقات ونتايج ديگران وتقسيم بندي مسائل، معادله حاكم كه به فرم مختلط با مشتقات جزئي با مرتبه چهارم است معرفي شده، آنگاه روش حل عددي با متد تفاضلات محدود ونيز روش حل عددي با متد اجزا محدود (با نرم افزارAnsys ارائه مي گردد. سپس روند تغييرات ضريب تمركز تنش در صفحات و پوسته ها به ازاي قطر هاي مختلف گشايش و ضريب انحناءهاي مختلف (كه ضريبي بي بعد است و بزرگي پوسته شامل شعاع، ضخامت، جنس آن وهمچنين بزرگي گشايش را شامل و تمركز تنش، بسيار به آن وابسته است) در حالت هاي تك سوراخه و بيشتر، با انواع گشايش دايروي، بيضوي، مربع و مستطيل تحت اثر بارگذاري هاي مختلف مورد بررسي قرار مي گيرد تا تاثير وجود شكاف و گشايش ها در پديده تمركز تنش و ميزان تغييرات ضريب آن، در صفحات و نيز پوسته ها تعيين شود. كاهش تمركز تنش نيز از موضوعات بسيار حائز اهميت در بعد تئوري و بخصوص صنعتي وكاربردي است. درادامه اين مقاله با بررسي اين مهم، چند راه حل اقتصادي و عملي برمبناي آناليزها و نيز آزمايشات تجربي، بررسي و ارائه مي گردد. در اين سازه ها با استفاده از تمهيداتي همانند تغيير جنس، تغيير ضخامت (يكنواخت و پله اي)، استفاده از پوسته با ضخامت متغير (منطبق بر تغييرات دياگرام تنش)، تعبيه رينگ يا حلقه تقويتي در اطراف گشايش و نيز داخل آن، مي توان تمركز تنش را كاهش داد كه در اين تحقيق، تأثير اين پارامترهاي مؤثر به تفضيل مورد تحليل و بررسي قرار مي گيرد و نتايج در نمودارها و جداول خواهد آمد. با بررسي روش هاي مختلف كاهش تمركز تنش، (با توجه به محدوديت هاي آزمايشگاهي و پارامترهاي اقتصادي) روش بهينه براي كاهش تمركز تنش هر پوسته با هر نوع شكاف و گشايش ارائه مي شود