ساخت و تست فلنچ کامپوزیتی به روش تجربی و شبیه‌ سازی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی، مجتمع دانشگاهی مواد و فناورهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

2 استادیار، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.

3 دانشگاه آزاد اسلامی – واحد سنندج، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مکانیک

10.22034/joae.2023.370393.1143

چکیده

فلنچ ها قطعاتی هستند که، امکان اتصال، تغییر راستا و دسترسی به منظور تعمیرات و بازرسی را در بین قطعات بزرگ و اصلی تجهیزات و سازه‌ها فراهم می‌کنند. در این تحقیق با توجه به اهمیت، حداکثر سبک‌سازی در کنار حفظ استحکام قطعات در سازه‌های هوایی، فلنچ و پوسته‌هایی کامپوزیتی ساخته شد که در سازه‌های هوایی نظیر راکت‌های شتاب دهنده و موشک‌های ماهواره‌بر، وظیفه‌ی اتصال قسمت‌ها و پوسته‌های بزرگ سازه را برعهده دارند. جنس فلنچ‌های مورد استفاده در این سازه‌ها، در سبک ترین حالت، آلومینیوم بوده است. در این تحقیق با هدف سبک سازی هرچه بیشتر، با روش رشته پیچی، تعداد 4 عدد فلنچ و 4 عدد پوسته کامپوزیتی در 2 مجموعه ساخته شد، که هر مجموعه شامل 2 فلنچ و2 پوسته می‌باشد. پس از اتصال فلنچ‌ها و پوسته‌‌ها به همدیگر، بر روی آنها تست‌های تجربی مودال و کشش انجام شده است. همچنین شبیه‌سازی عددی تست‌ مودال و کشش، با نرم‌افزار انسیس، انجام پذیرفت. ارزیابی نتایج حاصل از تست‌ها و تحلیل عددی بر روی قطعات ساخته شده، مبیّن فرکانس ویژه بالای کامپوزیت نسبت به وزن، در مقایسه با نوع فولادی و آلومینیومی (در فرکانسهای پایین) می‌باشد. همچنین عامل تورق در تیغه‌ی فلنچ کامپوزیتی، بیشتر از شکست ماتریس و الیاف، در افزایش طول سازه بر اثر نیروی کشش تاثیر داشته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • [1]  G. Tao, Z. Liu, M. Y. MingYun Lv and S. Che, “Research on Manufacture and Test of Advanced Composite Material Flange,” The Open Mechanical Engineering Journal, Vol. 5, pp. 87-96, 2011.
  • [2] L. A. L. Martin, F. L. Bastian and T. A.  Netto, “Reviewing some design issues for filament wound composite tubes,” Materials and Design, Vol. 55,  pp. 242–249, 2014.
  • [3] G. S. Whitfield, R. G. Reid and R.  Paskaramoorthy, “Creep and unsymmetrical shrinkage during post-cure of GFRP pipe flanges”,  2014. 7.     
  • [4] H. Kurz and E. Roos, “Design of floating type bolted flange connections with GRP flanges,” International Journal of Pressure Vessels and Piping, Vol. 89, pp. 1-8, 2012. 
  • [5] R. Fangueiro, P. Nunes, F. Soutinho and M. Araújo, “Development of fibrous preforms for FRP pipe connections,” Composites Science and Technology, Vol. 69, No. 9, pp. 1412-1416, 2009.
  • [6] M. Aljuboury, M. J. Rizvi, S. Grove and R. Cullen, “Manufacturing glass fibre reinforced polymer (GFRP) bolted flange connections by using a vacuum infusion process,” Eleventh International Conference on Composite Science and Technology /ICCST/1, At: American University of Sharjah, Sharjah, UAE. pp. 4-6, 2017.
  • [7] M. Aljuboury, M. J. Rizvib, S. Groveb and R. Cullenb, “A numerical investigation of the sealing performance and the strength of a raised face metallic bolted flange joint,” International Journal of Pressure Vessels and Piping. Vol. 189, 104255, 2021.
  • [8]  P. Jaszak, J. Skrzypacz, A. Borawski and R. Grzejda, “Methodology of Leakage Prediction in Gasketed Flange Joints at Pipeline Deformations,” Materials, Vol. 15, 4354, 2022.
  • [9]  M. Aljuboury, M. J. Rizvib, S. Groveb and R. Cullenb, “Manufacturing and development of a bolted GFRP flange joint for oil and gas applications,” Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, Vol. 235, No. 9, pp. 1507-1517, 2021.
  •  [10]  A. H. Bouzid, A. K. Vafadar and A. D. Ngô, “ On the modeling of anisotropic fiber-reinforced polymer flange joints,” Journal of Pressure Vessel Technology, Vol.  143, No. 6, 061506, 2021.
  • [11]  A. K. Vafadar, A. H. Bouzid and A. D. Ngô, “Effect of material anisotropy on the structural integrity of composite bolted flanged joints,” Pressure Vessels and Piping Conference. Vol. 57939. American Society of Mechanical Engineers, Paper No: PVP2017-65062, V002T02A004, 6 pages, 2017.
  •  [12]  A. K. Vafadar, A. H. Bouzid and A. D. Ngô, “Analytical modeling of FRP hubbed flanges,” International Journal of Pressure Vessels and Piping, Vol. 188, 104247, 2020.
  • [13] C. K. Krishnadasan, N. SivaShanmugam, B. Sivasubramonian, B. Nageswara Rao and R. Suresh,  
    “Analytical studies and numerical predictions of stresses in shear joints of layered composite panels for aerospace applications,” Composite Structures, Vol. 255, 112927, 2021.
  • [14]  M. Aljuboury, M. J. Rizvib, S. Groveb and R. Cullenb, “Bolted flange joint made of glass fibre reinforced polymer (GFRP) for oil and gas pipelines,” Pressure Vessels and Piping Conference. Vol. 51678,  American Society of Mechanical Engineers, Paper No: PVP2018-84593, V06AT06A039; 6 pages, 2018.
نشریه علمی پژوهشی مهندسی هوانوردی
دوره 25، شماره 2
مهر 1402
صفحه 34-47

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 24 آبان 1401
  • تاریخ بازنگری: 21 اسفند 1401
  • تاریخ پذیرش: 08 مهر 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار