Journal of Space Science and Technology

Journal of Space Science and Technology

Three-Dimensional Stress Analysis of Cross-ply Composite Cylindrical Shells under Radial Load

Document Type : Original Research Paper

Authors
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, University of Zanjan, Zanjan, Iran
Abstract
The application of laminated fiberous composite materials is increasing in many structures such as shell and plates especially related to applications in airospace engineering. In this paper, the three-dimensional stress distribution in an cross-ply laminated composite cylindrical shell subjected to radial loading is investigated. The formulation is based on a layer-wise, displacement-based theory. First, the displacement and strain field of a cylindrical shell is derived within the framework of the layer-wise theory. Then, by employing the principle of minimum total potential energy, the governing equations of motion and the corresponding boundary conditions for the cross-ply laminated composite cylindrical shell are obtained. An analytical solution is subsequently developed for the governing equations, and the edge boundary conditions are applied to the solution. In the numerical results section, the convergence and accuracy of obtained numerical results are examined with available results in the literature, and stress distributions in a cross-ply composite cylindrical shell which is subjected to lateral loading are computed, and various results corresponding to different loading distributions are presented., the effect of various parameter and the numerical results are investigated.
Keywords
Subjects

Article Title Persian

تحلیل سه بعدی تنش در پوسته ی استوانه ای کامپوزیتی با لایه گذاری متعامد تحت بارگذاری شعاعی

Authors Persian

محسن واعظی
عیسی احمدی
ندا عطائی
گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران
Abstract Persian

کاربرد کامپوزیت‌ های لایه ای الیافی در سازه‌ های مختلف مخصوصا در کاربرد های مربوط به مهندسی هوافضا روز به روز در حال افزایش است. در این مقاله توزیع تنش های سه بعدی در یک پوسته ی استوانه ای کامپوزیتی با لایه‌گذاری متعامد که تحت بارگذاری گسترده بصورت شعاعی قرار دارد مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. برای فرمول بندی مساله از تئوری لایه ای بر مبنای جابجایی استفاده شده است. ابتدا میدان جابجایی و کرنش در پوسته‌ استوانه ای بر اساس تئوری لایه ای نوشته شده است، سپس با استفاده اصل حداقل انرژی پتانسیل کل، معادلات حرکت حاکم بر مساله و شرایط مرزی متناسب برای پوسته ی استوانه ای کامپوزیتی با لایه گذاری متعامد در تئوری لایه ی به دست آمده است، در نهایت معادلات حاکم برای استوانه کامپوزیتی با لایه‌گذاری متعامد حل شده و شرایط مرزی در لبه های استوانه اعمال شده است. سپس در قسمت نتایج عددی، صحه سنجی نتایج عددی با مقایسه این نتایج حاضر با نتایج موجود در منابع انجام شده است و نشان داده شده است که تئوری لایه‌ ای ارائه شده برای حل مساله کارایی و دقت بالایی دارد. همچنین همگرایی پیش‌ بینی تئوری لایه‌ای با افزایش تعداد لایه‌های عددی بررسی شده است. سپس نتایج عددی متعدد برای توزیع تنش های سه بعدی برای پوسته ی استوانه ای کامپوزیتی با لایه‌گذاری متعامد که تحت بارگذاری شعاعی است، محاسبه شده است و نتایج متعددی از توزیع تنش‌های مختلف ارائه شده است. همچنین اثر پارامترهای مختلف بر نتایج عددی مورد بررسی قرار گرفته است.

Keywords Persian

تحلیل سه بعدی تنش
پوسته‌ی استوانه‌ای کامپوزیتی
لایه‌گذاری متعامد
بارگذاری شعاعی
تئوری لایه ای

Articles in Press, Accepted Manuscript
Available Online from 03 November 2025

  • Receive Date 03 September 2025
  • Revise Date 27 October 2025
  • Accept Date 28 October 2025
  • First Publish Date 03 November 2025