Published December 2, 2022 | Version v1
Publication Open

Analytical modeling of cross-ply cylindrical composite submersible shell with elastic buckling using first order shear deformation theory

Creators

  • 1. Harbin Engineering University
  • 2. Islamic University of Madinah
  • 3. Mansoura University
  • 4. Taif University
  • 5. Military Technical College

Description

The main objective of this study is to design composite shells i.e. long, short, thin and thick for the different underwater applications. These shells can be a part of pressure hulls, underwater vehicles, pressurized tanks, underwater cables and underwater pipelines etc. This paper presents comprehensive procedures for the mathematical modeling of elastic buckling for submersible composite shells under hydrostatic pressure. First order shear deformation theory (FOSDT) was used for modeling. FOSDT theory was mathematically derived under hydrostatic pressure for composite shells, and it can be used for all types of submersible shells. After the derivation of the theory, mathematical code was formed on MATLAB for this modeling. From the given formulation one can design the shell structure according to his needs on different environment conditions. Different types of composite shells, including moderately thick, thick, long, and short, are investigated for the FOSDT formulation to check the accuracy range. The results were compared with previous studies and finite element analysis FEA. Three types of materials, Carbon/Epoxy, Glass/Epoxy, and Boron/Epoxy, were used with different cross-ply symmetric and unsymmetrical angle configurations. The layups used for the analysis were [0/90/0]s [90/0/90/0]s [0 2 /90 2 ]s [90/0 2 /90]s [0/90 2 /0]s [0/0/0/90]s [90/90/90/0]s and [0/90].

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الهدف الرئيسي من هذه الدراسة هو تصميم أغلفة مركبة، أي طويلة وقصيرة ورقيقة وسميكة للتطبيقات المختلفة تحت الماء. يمكن أن تكون هذه القذائف جزءًا من هياكل الضغط والمركبات تحت الماء والخزانات المضغوطة والكابلات تحت الماء وخطوط الأنابيب تحت الماء وما إلى ذلك. تقدم هذه الورقة إجراءات شاملة للنمذجة الرياضية للالتواء المرن للأغلفة المركبة الغاطسة تحت الضغط الهيدروستاتيكي. تم استخدام نظرية تشوه القص من الدرجة الأولى (FOSDT) للنمذجة. تم اشتقاق نظرية FOSDT رياضياً تحت الضغط الهيدروستاتيكي للأصداف المركبة، ويمكن استخدامها لجميع أنواع الأصداف الغاطسة. بعد اشتقاق النظرية، تم تشكيل التعليمات البرمجية الرياضية على MATLAB لهذا النمذجة. من التركيبة المعطاة، يمكن للمرء تصميم هيكل القشرة وفقًا لاحتياجاته في ظروف بيئية مختلفة. يتم فحص أنواع مختلفة من الأغلفة المركبة، بما في ذلك السميكة المعتدلة والسميكة والطويلة والقصيرة، لتركيبة FOSDT للتحقق من نطاق الدقة. تمت مقارنة النتائج بالدراسات السابقة وتحليل العناصر المحدودة FEA. تم استخدام ثلاثة أنواع من المواد، الكربون/الإيبوكسي، الزجاج/الإيبوكسي، والبورون/الإيبوكسي، مع تكوينات مختلفة للزاوية المتماثلة وغير المتماثلة. كانت المخططات المستخدمة للتحليل [0/90/0]s [90/0/90/0]s [0 2/90 2 ]s [90/0 2/90]s [0/90 2/0]s [0/0/0/90]s [90/90/90/0]s و [0/90].

Translated Description (French)

L'objectif principal de cette étude est de concevoir des coques composites c'est-à-dire longues, courtes, minces et épaisses pour les différentes applications sous-marines. Ces coques peuvent faire partie de coques sous pression, de véhicules sous-marins, de réservoirs sous pression, de câbles sous-marins et de pipelines sous-marins, etc. Cet article présente des procédures complètes pour la modélisation mathématique du flambement élastique pour les coques composites submersibles sous pression hydrostatique. La théorie de la déformation par cisaillement de premier ordre (FOSDT) a été utilisée pour la modélisation. La théorie FOSDT a été mathématiquement dérivée sous pression hydrostatique pour les coques composites, et elle peut être utilisée pour tous les types de coques submersibles. Après la dérivation de la théorie, un code mathématique a été formé sur Matlab pour cette modélisation. À partir de la formulation donnée, on peut concevoir la structure de la coque en fonction de ses besoins dans différentes conditions d'environnement. Différents types de coques composites, y compris modérément épaisses, épaisses, longues et courtes, sont étudiés pour la formulation FOSDT afin de vérifier la plage de précision. Les résultats ont été comparés aux études précédentes et à l'analyse par éléments finis FEA. Trois types de matériaux, carbone/époxy, verre/époxy et bore/époxy, ont été utilisés avec différentes configurations angulaires symétriques et asymétriques croisées. Les layups utilisés pour l'analyse étaient [0/90/0]s [90/0/90/0]s [0 2 /90 2 ]s [90/0 2 /90]s [0/90 2 /0]s [0/0/0/90]s [90/90/90/0]s et [0/90].

Translated Description (Spanish)

El objetivo principal de este estudio es diseñar conchas compuestas, es decir, largas, cortas, delgadas y gruesas para las diferentes aplicaciones submarinas. Estas carcasas pueden ser parte de cascos de presión, vehículos submarinos, tanques presurizados, cables submarinos y tuberías submarinas, etc. Este documento presenta procedimientos integrales para el modelado matemático del pandeo elástico para carcasas de material compuesto sumergibles bajo presión hidrostática. Se utilizó la teoría de deformación por cizallamiento de primer orden (FOSDT) para el modelado. La teoría FOSDT se derivó matemáticamente bajo presión hidrostática para proyectiles compuestos, y se puede utilizar para todo tipo de proyectiles sumergibles. Después de la derivación de la teoría, se formó un código matemático en MATLAB para este modelado. A partir de la formulación dada, se puede diseñar la estructura de la carcasa de acuerdo con sus necesidades en diferentes condiciones ambientales. Se investigan diferentes tipos de carcasas compuestas, que incluyen moderadamente gruesas, gruesas, largas y cortas, para que la formulación FOSDT verifique el rango de precisión. Los resultados se compararon con estudios previos y análisis de elementos finitos fea. Se utilizaron tres tipos de materiales, carbono/epoxi, vidrio/epoxi y boro/epoxi, con diferentes configuraciones de ángulo simétrico y asimétrico de capas cruzadas. Las capas utilizadas para el análisis fueron [0/90/0]s [90/0/90/0]s [0 2 /90 2 ]s [90/0 2 /90]s [0/90 2 /0]s [0/0/0/90]s [90/90/90/0]s y [0/90].

Files

pdf.pdf

Files (1.1 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:27e4e63c5a30bfc55fc6455709c2efbf
1.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
النمذجة التحليلية للقشرة الغاطسة المركبة الأسطوانية المتقاطعة مع إبزيم مرن باستخدام نظرية تشوه القص من الدرجة الأولى
Translated title (French)
Modélisation analytique de la coque submersible composite cylindrique à couches croisées avec flambage élastique à l'aide de la théorie de la déformation par cisaillement du premier ordre
Translated title (Spanish)
Modelado analítico de carcasa sumergible compuesta cilíndrica de capas cruzadas con pandeo elástico utilizando la teoría de deformación por cizallamiento de primer orden

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4311122448
DOI
10.3389/fmats.2022.1004752

Is supplement to
https://openalex.org/W946793292 (Other)
https://openalex.org/W4390816174 (Other)
https://openalex.org/W3214088898 (Other)
https://openalex.org/W3212530803 (Other)
https://openalex.org/W2941013975 (Other)
https://openalex.org/W2790729869 (Other)
https://openalex.org/W2494634866 (Other)
https://openalex.org/W2368553516 (Other)
https://openalex.org/W2043430275 (Other)
https://openalex.org/W194827383 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1972305404
  • https://openalex.org/W1983363063
  • https://openalex.org/W1997606110
  • https://openalex.org/W1998885652
  • https://openalex.org/W2006706271
  • https://openalex.org/W2015356634
  • https://openalex.org/W2016363184
  • https://openalex.org/W2018848406
  • https://openalex.org/W2039267219
  • https://openalex.org/W2050141010
  • https://openalex.org/W2064345788
  • https://openalex.org/W2067759045
  • https://openalex.org/W2068835167
  • https://openalex.org/W2074124441
  • https://openalex.org/W2079706739
  • https://openalex.org/W2085664758
  • https://openalex.org/W2131307621
  • https://openalex.org/W2137997177
  • https://openalex.org/W2143376698
  • https://openalex.org/W2344557747
  • https://openalex.org/W2532836269
  • https://openalex.org/W2545897598
  • https://openalex.org/W2604996760
  • https://openalex.org/W2760307677
  • https://openalex.org/W2778240899
  • https://openalex.org/W2778656344
  • https://openalex.org/W2905288986
  • https://openalex.org/W2908456091
  • https://openalex.org/W2941260539
  • https://openalex.org/W2944288628
  • https://openalex.org/W2945651097
  • https://openalex.org/W2951606581
  • https://openalex.org/W2975884563
  • https://openalex.org/W2980015986
  • https://openalex.org/W2997429028
  • https://openalex.org/W3006384491
  • https://openalex.org/W3006635311
  • https://openalex.org/W3040515565
  • https://openalex.org/W3124535477
  • https://openalex.org/W3150649755
  • https://openalex.org/W3190025229
  • https://openalex.org/W3212887845
  • https://openalex.org/W91449777