تحلیل ارتعاشات پوسته مخروطی ساندویچی کامپوزیت با شرایط مرزی مختلف با استفاده از روش‌های المان محدود و مربعات دیفرانسیلی (DQ)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی قم، قم، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی قم، قم، ایران

چکیده

در تحقیق حاضر به کمک روش مربعات دیفرانسیلی (DQM) به تحلیل ارتعاشات آزاد پوسته مخروطی ساندویچ پنل پرداخته شده است. محاسبات برای چهار نوع مواد مختلف، پلی‌اتراترکتون (PEEK)، پلی کربنات (PC)، پلی‌پروپیلن جامد (SPP) و فوم پلی­آمید با چگالی بالا (HDPF) به عنوان هسته و شیشه-اپوکسی به عنوان پوسته کامپوزیتی انجام شده است. مدل­سازی ریاضی به کمک نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول پوسته انجام و معادلات حرکت به کمک روش همیلتون استخراج شده است. معادلات حاکم بر ارتعاشات پوسته، به کمک روش DQ حل شده و فرکانس طبیعی محاسبه شده است. اثر افزایش طول و ضخامت و همچنین اثر شرایط مرزی مختلف بر روی فرکانس طبیعی بررسی گردیده است. از مواد مختلفی به عنوان هسته استفاده شده و اثر آن بر روی فرکانس طبیعی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور اعتبارسنجی، مقایسه­ای میان نتایج بدست آمده و نتایج موجود در ادبیات تحقیق و همچنین نرم­افزار آباکوس (Abaqus) صورت گرفته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Qatu M.S., "Recent research advances in the dynamic behavior of shells: part 1. Laminated composite shells", Appl Mech Rev, v. 55, n. 4, pp. 325–50, 2002.
[2]  Qatu M.S., "Vibration of laminated shells and plates", Oxford: Elsevier; 2004.
[3]  فرشید اله­کرمی، مریم قصاب­زاده سریزدی،
"تحلیل ارتعاشات آزاد پوسته استوانه­ای نازک و نسبتاً ضخیم مدرج تابعی دو جهته براساس تئوری مرتبه اول تغییر شکل برشی"، مجله علمی پژوهشی دانشگاه تبریز، جلد 46، شماره 1، صفحه 28-15، بهار 1395.
[4]  Garg A.K., Khare R.K., and Kant T., "Higher-order closed-form solutions for free vibration of laminated composite and sandwich shells", J Sandwich Struct Mater, v. 8, pp. 205–35, 2006.
[5]  Lopatin A.V., and Morozov E.V., "Buckling of the composite orthotropic clamped–clamped cylindrical shell loaded by transverse inertia forces", Compos Struct, v. 95, pp. 471–8, 2013.
[6]  Khare R.K, Rode V., Garg A.K., and John S.P.H., "Higher-order closed-form solutions for thick laminated sandwich shells", J Sandwich Struct Mater, v. 7, pp. 335–58, 2005.
[7]  An C., Duan M., and Estefen S.F., "Collapse and buckle propagation of sandwich pipes: a review", In: Proceedings of the ASME 2013 32nd international conference on ocean, offshore and arctic engineering, June 8–14, Nantes, France, 2013.
[8]  Arjomandi K., and Taheri F., "Elastic buckling capacity of bonded and unbonded sandwich pipes under external hydrostatic pressure", J Mech Mater Struct, v. 5, n. 3, pp. 391–407, 2010.
[9]  Arjomandi K., and Taheri F., "Stability and post-buckling response of sandwich pipes under hydrostatic external pressure", Int J Press Vessels Pip, v. 88, pp. 138–48, 2011.
[10]             Ohga M., Wijenayaka A.S., and Croll J.G.A., "Reduced stiffness buckling of sandwich cylindrical shells under uniform external pressure", Thin-Walled Struct, v. 43, pp. 1188–201, 2005.
[11]             Wilkins, JR D. J., Bert C.W., and Egle D.M., "Free vibrations of orthotropic sandwich conical shells with various boundary conditions", J. Sound Vib. 13, 211-228, 1970.
[12]             Kardomateas G.A., and Simitses G.J., "Buckling of long sandwich cylindrical shells under external pressure", J Appl Mech, v. 72, pp. 493–9, 2005.
[13]             Han J.H., Kardomateas G.A., and Simitses G.J., "Elasticity shell theory and finite element results for the buckling of long sandwich cylindrical shells under external pressure", Composites: Part B, v. 35, pp. 591–8, 2004.
[14]             Irie T., Yamada G., and Kaneko Y., "Natural frequencies of truncated conical shells", Journal of Sound and Vibration, Vol. 92, No. 3, pp. 447–453, 1984.
[15]             Ng, T.Y., Hua, L., and Lam, K.Y., "Generalized differential quadrature for free vibration of rotating composite laminated conical shell with various boundary conditions" Int. J. Mech. Sci. 45, 567–587, 2003.
[16]             Xiang X., Guoyong J., Tiangui Y., and Zhigang L., "Free vibration analysis of functionally graded conical shells and annular plates using the Haar wavelet method", Applied Acoustics, 85, 130–142, 2014.