اثر نیروی محوری بر ارتعاشات آزاد پوسته استوانه ای کامپوزیتی
پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1013-ISAV2024 (R1)
نویسندگان
1دانشیار، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوریهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، لویزان، تهران
2دانشیار، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوریهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
3دانشگاه صنعتی مالک اشتر/ دانشکده مواد و فناوریهای ساخت/ گروه مهندسی مکانیک/تهران
چکیده
امروزه پوستههای استوانهای کامپوزیتی بعلت خواص مطلوبشان مانند استحکام ویژه و سفتی ویژه، کاربردهای زیادی در صنایع مختلف از جمله : خودروسازی، دریایی و هوافضایی پیدا کرده اند. در اکثر موارد، این پوستهها تحت بارهای دینامیکی قرار دارند و ممکن است دچار ارتعاش، کمانش و خستگی شوند. به همین دلیل در این مقاله ارتعاشات آزاد پوستههای استوانهای کامپوزیتی چند لایه و اثر بار محوری فشاری بر فرکانسها آنها بررسی شده است. ابتدا معادلات تعادل پوسته استوانهای کامپوزیتی بر اساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول پوستهها نوشته شدهاند. روابط کرنش-تغییرمکان و انحناء-تغییرمکان بر مبنای تقریب اول لاو در نظر گرفته شده اند. شرایط مرزی به صورت دوسر ساده میباشد. سپس تحلیل بارکمانشی و ارتعاشات آزاد پوسته استوانهای کامپوزیتی انجام شده و بار کمانشی و فرکانسهای طبیعی استخراج شدهاند. در نهایت اثر بار محوری فشاری و نسبت طول به شعاع بر روی فرکانسهای طبیعی پوسته بررسی شده اند. نتایج نشان می دهد با افزایش بار محوری فشاری و افزایش نسبت طول به شعاع فرکانسهای طبیعی کاهش میابند. در تعداد کم موج محیطی (n)، افزایش نیم موج طولی(m)، اثر زیادی بر فرکانس طبیعی دارد در حالیکه در تعداد زیاد موج محیطی، افزایش نیم موج طولی اثری روی فرکانس طبیعی ندارد.
کلیدواژه ها
Title
Effect of axial load on the free vibration of composite cylindrical shell
Authors
Ali Davar, Majid ghadimi
Abstract
Nowadays, due to their desirable properties such as special strength and special stiffness, composite cylindrical shells have found many applications in various industries such as automotive, marine and aerospace. In most cases, this shell is under dynamic loads and may experience vibration, buckling and fatigue. For this reason, in this article, the free vibrations of multi-layered composite cylindrical shells and the effect of compressive axial load on their frequencies have been investigated. First, the equilibrium equations of the composite cylindrical shell are written based on the first-order shear deformation the theory of the shells. Strain-displacement and curvature-displacement relationships are considered based on the first Law approximation. The boundary conditions are simply supported. Then the analysis of buckling load and free vibrations of the composite cylindrical shell was performed and the buckling load and natural frequencies were extracted. Finally, the effect of compressive axial load and ratio of length-to-radius on the natural frequencies of the shell have been investigated. The results show that with the increase of the compressive axial load and the increase of the ratio of length to radius, the natural frequencies decrease. In a small circumferential waves number (n), increasing the longitudinal half-wave (m) has a great effect on the natural frequency, while in a large circumferential waves number, increasing the longitudinal half-wave has no effect on the natural frequency.
Keywords
Free vibration, Natural frequency, axial load