تحلیل ارتعاشات آزاد پوسته‌ استوانه‌ای مشبک کامپوزیتی تقویت شده با نانولوله‌های کربنی با استفاده از تئوری برشی مرتبه اول

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

2 استادیار، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

3 استاد، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

4 دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

10.22044/jsfm.2020.9339.3115

چکیده

در این مقاله، ارتعاشات آزاد پوسته استوانه ای مشبک کامپوزیتی تقویت شده با نانولوله های کربنی مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات تعادل بر اساس تئوری برشی مرتبه اول استخراج شده است. جهت‌گیری نانولوله‌های کربنی به صورت تک محوره در راستای ضخامت فرض شده و مدول الاستیک کامپوزیت پلیمری تقویت شده با نانولوله‌های کربنی با استفاده از روش جمع آثار محاسبه می‌گردد. به منظور دستیابی به پارامتر سفتی معادل پوسته استوانه‌ای مشبک از روش آغشته سازی، جهت برهم نهی اثر ریب‌ها استفاده شده است. برای صحت سنجی نتایج به دست امده از نرم افزار آباکوس و مراجع معتبر استفاده شده است. مطابق نتایج به دست آمده حضور ریب‌های محیطی در سازه باعث افزایش فرکانس و کاهش جابجایی شعاعی می‌شود، همچنین ضخامت و زوایای ریب نیز در بهبود فرکانس مهم می‌باشند و نیز حضور نانولوله-های کربنی نقش به سزایی در تقویت سازه و افزایش فرکانس و کاهش جابجایی شعاعی در اثر بار وارده را دارد.

کلیدواژه‌ها


 [1] Ugural AC (1999) Stress in plate and shells. 2 edn.
[2] Edvard V (2001) Thin Plate and Shells.
[3] Engines E. EJ200 turbofan engine.
[4] Mackay R (1986) Wellington in action. Squadron/Signal.
[5] Egle D, Sewall J (1968) An analysis of free vibration of orthogonally stiffened cylindrical shells with stiffeners treated as discrete elements. AIAA J 6(3): 518-526.
[6] Jiang J, Olson M (1994) Vibration analysis of orthogonally stiffened cylindrical shells using super finite elements. J Sound Vib 173(1): 73-83.
[7]  Luan Y, Ohlrich M, Jacobsen F (2011) Improvements of the smearing technique for cross-stiffened thin rectangular plates. J Sound Vib 330(17): 4274-4286.
[8]  Edalata P, Khedmati MR, Soares CG (2013) Free vibration and dynamic response analysis of stiffened parabolic shells using equivalent orthotropic shell parameters. Latin American Int J Solids Struct.
[9] لطیفی رستمی س­ع، آلاشتی ر، رحیمی غ­ح (1390) آنالیز المان محدود و اعتبارسنجی آزمایشگاهی تأثیر نقص ریب در سازه‌های مشبک کامپوزیتی استوانه‌ای. دوازدهمین کنفرانس ملی مهندسی ساخت و تولید ایران.
[10] رحیمی غ­ح، دانشفر ا (1389) بررسی تاثیرگشودگی مربع مستطیل و ضریب منظر آن بر مقاومت کمانش پوسته استوانه ای مشبک کامپوزیتی.
[11] رسولی رحیمی غ­ح (1389) بررسی تاثیرگشودگی مربع مستطیل و ضریب منظر آن بر مقاومت کمانش پوسته استوانه ای مشبک کامپوزیتی. دهمین همایش انجمن هوافضای ایران انجمن هوافضای ایران.
[12] Akbari Alashti SALRr,  Rahimi GH (1392) Buckling analysis of composite lattice cylindrical shells with ribs defect. International Journal of Engineering.
[13] نورآبادی م، تقویان س (1390) طراحی ساختار مشبک مخروطی با بافت سلولی غیر هم شکل. دومین کنفرانس بین المللی کامپوزیت.
[14] اسکندری جم م، نورآبادی تقویان س (1390) طراحی ساختار مشبک مخروطی با بافت سلولی غیر هم شکل.
[15] یوسف زاده م، اسکندری جم ج (1388) تعیین ماتریس سختی استوانه‌ای کامپوزیتی مشبک تحت بار محوری. هشتمین همایش انجمن هوافضای ایران.
[16] اسکندری جم ج، ناطقی ح (1390) تحلیل کمانش صفحات ساندویچی با هسته مشبک تحت بار محوری و فشار یکنواخت روی صفحه. سیزدهمین همایش ملی صنایع دریایی ایران انجمن مهندسی دریایی ایران.
[17] Moradi-Dastjerdi R, Aghadavoudi F (2018) Static analysis of functionally graded nanocomposite sandwich plates reinforced by defected CNT. Compos Struct 200. 839-848
[18] یوگورال اس (1375) تنش در ورق­ها و پوسته­ها.
[19] Sharma CB (1973) Frequencies of clamped-free circular cylindrical shell. J Sound Vib 525-528.
[20] Shen HS (2011) Postbuckling of nanotube-reinforced composite cylindrical shells in thermal environments, Part I: Axially-loaded shells. Compos Struct 93(8): 2096-2108.
[21] Arasteh R, Omidi M, Rousta AHA, Kazerooni (2011) A study on effect of waviness on mechanical properties of multi-walled carbon nanotube epoxy composites using modified Halpin–Tsai theory. J Macromolecular Sci Part: B Physics.
[22] Shen HS (2011) Postbuckling of nanotube-reinforced composite cylindrical shells in thermal environments. Compos Struct 2096-2108.
[23] Lee YS, Lee KD (1997) On the dynamic response of laminated circular cylindrical shells under impulse loads. Comput Struct 63(1): 149-157.
[24] Hemmatnezhad M, Rahimi G,  Ansari N (2014) On the free vibrations of grid-stiffened composite cylindrical shells. Acta Mechanica 225(2): 609.
[25] Kidane S, Li G, Helms J, Pang SS, Woldesenbet E (2003) Buckling load analysis of grid stiffened composite cylinders. Compos Part B-Eng 34(1): 1-9.
[26] زارعی م، رحیمی غ (1395) تحلیل ارتعاشات آزاد پوسته های استوانه‌ای کامپوزیتی مشبک دوار. مهندسی مکانیک مدرس.
[27] Lam KY, Loy CT (1995) Influence of boundary conditions and fiber orientation and the natural frequencies of thin orthotropic laminated cylindrical shells. Compos Struct 21-30.
[28] Khalili S, Malekzadeh K, Davar A, Mahajan P, (2010) Dynamic response of pre-stressed fibre metal laminate (FML) circular cylindrical shells subjected to lateral pressure pulse loads. Compos Struct 92(6): 1308-1317.
[29] Lam KY, Loy CT (1998) Influence of boundary conditions for a thin laminated rotating cylindrical shell. Compos Struct 215-228.