بررسی اثر شرایط مرزی، زاویه رأس و جنس هسته بر ارتعاشات آزاد پوسته کوپل مخروطی-مخروطی ساندویچی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

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

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

10.22044/jsfm.2020.8094.2840

چکیده

در این تحقیق، به کمک روش تفاضل مربعات (DQM) به تحلیل ارتعاشات آزاد پوسته کوپل مخروطی- مخروطی ساندویچی پرداخته شده است. هندسه پوسته مخروطی بررسی شده در این تحقیق به صورت ناقص می‌باشد. هسته ساندویچ پنل، چهار نوع ماده مختلف پلی‌اتراترکتون (PEEK)، پلی کربنات (PC)، پلی‌پروپیلن جامد (SPP) و فوم پلی‌آمید با چگالی بالا (HDPF) و لایه های داخلی و خارجی از جنس آلومینیوم در نظر شده است. مدل‌سازی ریاضی به کمک تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول (FSDT) پوسته انجام و معادلات حرکت به کمک روش همیلتون استخراج شده است. معادلات حرکت حاکم بر ارتعاشات پوسته، معادلات مربوط به شرایط مرزی در دوسر و معادلات مربوط به شرط پیوستگی در محل اتصال دو پوسته، به کمک روش DQ گسسته سازی شده و رابطه مسئله مقدار ویژه و در نتیجه آن، فرکانس طبیعی محاسبه شده است. اثر تغییر طول، ضخامت، زاویه راس مخروط، جنس هسته و همچنین اثر شرایط مرزی مختلف بر روی فرکانس طبیعی بررسی گردیده است. به منظور اعتبارسنجی، مقایسه‌ای میان نتایج بدست آمده و نتایج موجود در ادبیات تحقیق و همچنین نرم‌افزار آباکوس (Abaqus) صورت گرفته است.

کلیدواژه‌ها


[1] Ashenai Ghasemi F, Malekzadeh Fard K, Khalili MA (2015) dynamic response of curved sandwich beam with a soft flexible core subjected to radial low velocity impact. Journal of Solid and Fluid Mechanics 5(1): 13-29. (in Persian)

[2] Jafari S, Rahnama S (2017) Numerical study of energy absorption in composite sandwich structures under low velocity impact. Journal of Solid and Fluid Mechanics 7(1): 51-64. (in Persian)

[3] Khondabi R, Khodarahmi H, Hosseini R, Zia Shamami M (2018) Experimental and numerical study of core and face-sheet thickness effects in sandwich panels with foam core and aluminum face-sheets subjected to blast loading. Journal of Solid and Fluid Mechanics 8(3): 91-106. (in Persian)

 [4] Wilkins DJ, Bert CW, Egle DM (1970) Free vibrations of orthotropic sandwich conical shells with various boundary conditions. J Sound Vib 13(2): 211-228.

[5] Irie T, Yamada G, Kaneko Y (1984) Natural frequencies of truncated conical shells. J Sound Vib 92(3): 447-453.

[6] Ramesh TC, Ganesan N (1993) A finite element based on a discrete layer theory for the free vibration analysis of conical shells. J Sound Vib 166(3): 531-538.

[7] Ng, TY, Hua L, Lam KY (2003) Generalized differential quadrature for free vibration of rotating composite laminated conical shell with various boundary conditions. Int J Mech Sci 45: 567-587.

[8] Qatu MS (2002) Recent research advances in the dynamic behavior of shells: part 1. Laminated composite shells. Appl Mech Rev 55(4): 325-350.

[9] Qatu MS (2004) Vibration of laminated shells and plates. 1st edn. Elsevier, Oxford.

[10] Tornabene F (2009) Free vibration analysis of functionally graded conical, cylindrical shell and annular plate structures with a four-parameter power-law distribution. Comput Methods Appl Mech Eng 198(37-40): 2911-2935.

[11] Lopatin AV, Morozov EV (2015) Buckling of the composite sandwich cylindrical shell with clamped ends under uniform external pressure. Compos Struct 122: 209-216.

[12] Hoseini M, Talebitooti M (2016) Buckling analysis of moderately thick composite conical shells using Galerkin and DQ methods. Modares Mechanical Engineering 15(12): 367-375 (in Persian).

[13] Irie T, Yamada G, Muramoto Y (1984) Free vibration of joined conical-cylindrical shells. J Sound Vib 95(1): 31-39.

[14] Efraim E, Eisenberger M (2006) Exact vibration frequencies of segmented axisymmetric shells. Thin Wall Struct 44(3): 281-289.

[15] Caresta M, Kessissoglou NJ (2010) Free vibrational characteristics of isotropic coupled cylindrical–conical shells. J Sound Vib 329(6): 733-751.

[16] Qu Y, Chen Y, Long X, Hua H, Meng G (2013) A variational method for free vibration analysis of joined cylindrical-conical shells. J Vib control 19(16): 2319-2334.

[17] Bagheri H, Kiani Y, Eslami MR (2017) Free vibration of joined conical-conical shells. Thin Wall Struct 120: 446-457.

[18] Mohammadimehr M, Ghorbanpour Arani A, Rousta Navi B (2015) Free vibration of the cylindrical panel made of functionally graded materials resting on pasternak elastic foundation subjected to magnetic fields using first order shear deformation theory. Journal of Solid and Fluid Mechanics 5(1): 149-163. (in Persian)

 [19] Gray AK, Khare RK, Kant T (2006) Higher-order closed-form solutions for free vibration of laminated composite and sandwich shells. J Sandwich Struct Mater 8: 205-35.

[20] An C, Duan M, Estefen S (2013) Collapse and buckle propagation of sandwich pipes: A review. ASME, 32nd International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering.

[21] Makvandi H, Moradi S, Poorveis D, Heidari Shirazi K (2019) Study on free vibration of buckled cracked plates using differential quadrature element method. Journal of Solid and Fluid Mechanics 8(4): 67-83. (in Persian)