ارتعاشات آزاد شفت تیموشنکوی کامپوزیتی غیرخطی دوار
پذیرفته شده برای ارائه شفاهی ، صفحه 1-8 (8)
کد مقاله : 1084-ISAV2024 (R2)
نویسندگان
1فارغ التحصیل کارشناسی ارشد
2Kharazmi University
چکیده
در این مطالعه، با استفاده از رویکرد هندسه دقیق، یک دسته معادلات غیرخطی حرکت برای شفتهای کامپوزیتی تیموشنکو استخراج شده است. استخراج معادلات با استفاده از روش انرژی انجام می گیرد. پس از گسستهسازی معادلات با بکارگیری روش گلرکین، نهایتا ارتعاشات آزاد یک شفت ارتوتروپیک با شرایط مرزی دوسر مفصل (شرایط مرزی ساده) مورد بررسی قرار گرفت. گسسته سازی با بکارگیری یک و دو مود انجام می گیرد. لازم به ذکر است حل معادلات غیرخطی حرکت با استفاده از روش مقیاسهای چندگانه تئوری اغتشاشات انجام شد. پس از بررسیهای متعدد مشخص شد در موردی که معادلات با استفاده از دو مود گسستهسازی شده-اند، کوپلینگهای ایجاد شده توسط ماده کامپوزیتی، اثرات خطی و غیرخطی قابل توجهی روی پاسخ شفت خواهند داشت که این اثرات در مدلهای کلاسیک قابل پیشبینی نیستند. همچنین در بررسی لایهچینی ماده کامپوزیتی مشخص شد که اثر زاویهی الیاف همانند کوپلینگهای کامپوزیت قابل توجه بوده و این اثرات در لایهچینی نامتقارن بزرگتر خواهند بود.
کلیدواژه ها
شفت کامپوزیتی غیرخطی؛ تیر تیموشنکو؛ ارتعاشات آزاد؛ روش مقیاس چندگانه؛ تئوری اغتشاشات؛ تئوری هندسه دقیق
Title
Free vibration analysis of nonlinear Timoshenko spinning beams
Authors
Hossei Beiranvand, Seyyed Ali Asghar Hosseini
Abstract
Abstract:
Spinning shafts are fundamental elements that have an important role in mechanical systems. In this study, a set of generalized nonlinear equations of motion for Timoshenko composite shafts (spinning beams) is derived using the geometrically exact approach. The equations of motion arederived by energy (Hamilton principle) method. These partial differential equations of motion are discretized by Galerkin method using one and two modes. The free vibration of an orthotropic spinning shaft with hinged-hinged boundary conditions (simply supported BC) is investigated using the multiple-scale method. We find that in the case of two mode discretization, composite couplings can have significant linear and nonlinear effects on the behavior of the shaft and that these effects were not predictable in the classical model. Also, in the investigating of composite layering we find that the effects of the fibers angle as well as the composite couplings can be noticeable, and these effects are greater in cases of the asymmetrical layering.
Spinning shafts are fundamental elements that have an important role in mechanical systems. In this study, a set of generalized nonlinear equations of motion for Timoshenko composite shafts (spinning beams) is derived using the geometrically exact approach. The equations of motion arederived by energy (Hamilton principle) method. These partial differential equations of motion are discretized by Galerkin method using one and two modes. The free vibration of an orthotropic spinning shaft with hinged-hinged boundary conditions (simply supported BC) is investigated using the multiple-scale method. We find that in the case of two mode discretization, composite couplings can have significant linear and nonlinear effects on the behavior of the shaft and that these effects were not predictable in the classical model. Also, in the investigating of composite layering we find that the effects of the fibers angle as well as the composite couplings can be noticeable, and these effects are greater in cases of the asymmetrical layering.
Keywords
Nonlinear composite shaft, Spinning shaft, Timoshenko beam, Free vibration, Multiple scale perturbation, Geometrically exact approach