آنالیز انتشار موج تنش ناشی از ضربه طولی در میله‌های کامپوزیت با استفاده از روش المان موج

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی مرند، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی سازه، پردیس بین‌المللی ارس، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

در بسیاری از رویدادهای ضربه – تماس مسئله انتشار موج در یک میله کامپوزیت مطرح است. در این مسایل، امکان ایجاد شکاف و برخورد دوباره جسم و میله وجود دارد، که نیاز است شرط مرزی تعریف گردد که قادر به مدلسازی این فرآیند پیچیده باشد. همچنین، روش عددی که بتواند مدلسازی دقیقی از فرآیند انتشار موج تنش را ارائه دهد بسیار مهم است. با استفاده از روش المان موج و معرفی شرط مرزی مربوط به مسایل ضربه – تماس، می‌توان انتشار موج تنش در میله‌های کامپوزیت را مدلسازی کرد. این شرط مرزی شامل تماس‌های مکرر و بازگشت‌های کوتاه مدت است که در نقاط مختلف یک جسم و در لحظات زمانی متفاوت می‌تواند ایجاد شود. در پژوهش حاضر، از روش المان موج و شرط مرزی ضربه-تماس معرفی شده برای مدلسازی انتشار موج در میله‌های چندلایه استفاده شده است. نتایج بدست آمده از این روش با حل تحلیلی ارائه شده برای مسایل ساده‌تر مقایسه شده و سپس مسایل با ماهیت انتشار موج پیچیده تنش مدلسازی شده است. نشان داده شده که این روش قابلیت تحلیل مسایل با دقت خوبی را دارا است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Babitsky VI. Theory of vibro-impact systems and applications. Meccanica, Vol. 34, No. 4, pp. 299-300, 1999.
  • Goldsmith W. IMPACT–the theory and physics of colliding solids, 2001.
  • Ibrahim RA. Vibro-impact dynamics: modeling, mapping and applications. Springer Science & Business Media, 2009.
  • Zhang J, Li W, Zhao L, He G. A continuous contact force model for impact analysis in multibody dynamics. Mechanism and Machine Theory. Vol. 153:103946, 2020.
  • Afsharfard A. Suppressing forced vibrations of structures using smart vibro-impact systems. Nonlinear Dynamics, Vol. 83, pp. 1643-1652, 2016.
  • Jin J, Yang W, Koh HI, Park J. Development of tuned particle impact damper for reduction of transient railway vibrations. Applied Acoustics,Vol. 169, 107487, 2020.
  • Shen Y, Yin X. Dynamic substructure model for multiple impact responses of micro/nano piezoelectric precision drive system. Science in China Series E: Technological Sciences,Vol. 52, No. 3, pp. 622-33, 2009.
  • Sadeghi O, Bakhtiari-Nejad M, Yazdandoost F, Shahab S, Mirzaeifar R. Dissipation of cavitation-induced shock waves energy through phase transformation in NiTi alloys. International Journal of Mechanical Sciences,Vol. 137, pp. 304-314, 2018.
  • Khaji N, Mirzajani M, Hori M. Analysis of Elastic Pulse Dispersion in Periodically Layered Composite Rods using Wave Finite Element Method. International Journal of Applied Mechanics, Vol. 13, No. 05, 2150050, 2021.
  • Krehl PO. History of shock waves, explosions and impact: a chronological and biographical reference. Springer Science & Business Media, 2008.
  • Shen Y, Yin X. Dynamic substructure analysis of stress waves generated by impacts on non-uniform rod structures. Mechanism and Machine Theory,Vol. 74, pp. 154-72, 2014.
  • Stepanov R, Romenskyi D, Tsarenko S. Dynamics of Longitudinal Impact in the Variable Cross-Section Rods. InIOP Conference Series: Materials Science and Engineering 317, No. 1, pp. 012029, IOP Publishing, 2018.
  • Li S, Wang Y, Wu H, Liu L. Dynamic response of drill string when sonic drilling rig is applied to blasting hole operation. Geoenergy Science and Engineering, Vol. 221, 2023.
  • Bityurin AA. Modeling of the maximum deflection of a stepped rod having an initial curvature upon impact against a rigid barrier. Mechanics of Solids, Vol. 54, 1098-107, 2019.
  • Yin XC, Qin Y, Zou H. Transient responses of repeated impact of a beam against a stop. International Journal of Solids and Structures, Vol. 44, No. 22-23, 7323-39, 2007.
  • Gazonas GA, Scheidler MJ, Velo AP. Exact analytical solutions for elastodynamic impact. International Journal of Solids and Structures, Vol. 75, pp. 172-187, 2015.
  • Bityurin AA. Calculation of the critical velocity of a stepwise rod system under a longitudinal impact. Journal of applied mechanics and technical physics, Vol. 52, pp. 530-535, 2011.
  • Yang H, Li Y, Zhou F. Stress waves generated in a Rayleigh-Love rod due to impacts. International Journal of Impact Engineering, Vol. 159, 104027, 2022.
  • Malla RB, Vila LJ. Dynamic impact force in an axial member with coupled effects of structural vibration and various support conditions. Engineering Structures, Vol. 144, pp. 210-224, 2017.
  • Wang S, Wang Y, Huang Z, Yu TX. Dynamic behavior of elastic bars and beams impinging on ideal springs. Journal of Applied Mechanics, Vol. 83, No. 3, 2016.
  • Ma H, Yang Q, Han ZJ, Lu GY. Dynamic buckling of elastic bar under axial impact based on finite difference method. In Advanced Materials Science and Engineering AMSE2016, pp. 164-169, 2016.
  • Elkaranshawy HA, Bajaba NS. A Finite Element Simulation of Longitudinal Impact Waves in Elastic Rods. Materials with Complex Behaviour II: Properties, Non-Classical Materials and New Technologies, pp. 3-17, 2012.
  • Gunawan A, Hirose S. Boundary element analysis of guided waves in a bar with an arbitrary cross-section. Engineering analysis with boundary elements, Vol. 29, No. 10, pp. 913-924, 2005.
  • Mirzajani M, Khaji N, Hori M. Stress wave propagation analysis in one-dimensional micropolar rods with variable cross-section using micropolar wave finite element method. International Journal of Applied Mechanics, Vol. 10, No. 04, 2018.
  • Mirzajani M, Khaji N, Hori M. Wave propagation analysis of micropolar elastic beams using a novel micropolar wave finite element method. Mechanics of advanced materials and structures, Vol. 28, No. 6, pp. 551-567, 2021.
  • Graff KF. Wave motion in elastic solids. Courier Corporation; 2012.
  • F. Shorr, The wave finite element method in “Foundation of Engineering Mechanics Series”, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, 2004.
  • Timoshenko SP, Goodier JN. Theory of Elasticity, McGraw-Hill, New York, 1970.
  • Fathinejad, P., Ghavanloo, E., Fazelzadeh, S. A. Wave Propagation in One-Dimensional Diatomic Metamaterials with Indirect Interactions. Journal of Mechanical Engineering (jmeut), Vol. 52, No. 2, pp. 99-103, 2022 (in persian).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار