نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.

2 دانشجوی دکتری، 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.

چکیده

در این پژوهش، با ارتقای دقّت تئوری‌های مرتبه‌ بالای موجود، تئوری پوسته استوانه‌ای کامپوزیتی مرتبه بالای تصحیح شده جدید با دوازده مؤلفه جابجایی توسعه داده شده است. در این تئوری، اثر عبارت‌های مربوط به شکل ذوزنقه‌ای مقطع پوسته (z/R + 1) در منتجه‌های تنش پوسته به طور دقیق محاسبه شده است. پس از افزودن انرژی کرنشی نظیر تنش‌های اولیه و انرژی کرنشی نظیر جلوگیری از چرخش جسم صلب به تابعی (فانکشنال) انرژی پوسته، بر اساس اصل هامیلتون، معادلات تعادل پوسته استوانه‌ای دو سر ساده استخراج شده‌اند. با استفاده از این معادلات، تحلیل‌ مقدار ویژه (ارتعاشات آزاد) انجام شده‌اند. اعتبارسنجی نتایج پژوهش حاضر با مقایسه با نتایج تئوری و تجربی سایر محقّقین و نتایج حاصل از نرم‌افزار ABAQUS صورت پذیرفته، تطابق خوبی حاصل شده است. نتایج نشان می‌دهند که هر چه اثر عبارت‌های (z/R + 1) دقیق تر به حساب آید، دقت محاسبه فرکانس‌های طبیعی افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

  • Sheinman, S. Greif, “Dynamic analysis of laminated shells of revolution”, Journal of Composite Materials, Vol. 18, pp. 200-215, 1984.
  • A. Jafari, S.M.R. Khalili, R. Azarafza, “Transient dynamic response of composite circular cylindrical shells under radial impulse load and axial compressive loads”, Thin-Walled Structures, Vol. 43, pp. 1763–1786, 2005.
  • رضا آذرافزا، " بهینه‌سازی وزنی و دینامیکی پوسته‌های استوانه‌ای کامپوزیتی چند‌لایه " ، رساله دکتری، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران، 1384.
  • M.R. Khalili, R. Azarafza, A. Davar, “Transient dynamic response of initially stressed composite circular cylindrical shells under radial impulse load”, Composite Structures, Vol. 89, pp. 275–284, 2009.
  • Setoodeh, M. Enferadi, “Effect of structural damping on dynamic response of laminated cylindrical shell subjected to low velocity impact”, 17th Annual (International) Conference on Mechanical Engineering, Tehran Universiy, Tehran, Iran, Paper code: ISME-2009-1722, May 19-21 2009.
  • Rahmani, S.M.R. Khalili, K. Malekzadeh, “Free vibration response of composite sandwich cylindrical shell with flexible core”, Composite Structures, Vol. 92, pp. 1269-1281, 2010.
  • ارژنگ پی آ.، انصاری خلخالی ر.، درویزه م.، تحلیل ارتعاشات پوسته ی استوانه ای FGM با روش MLPG . مهندسی مکانیک مدرس، ج ۱۳ (۳) ص93 – 101، 1392.
  • زارعی م.، رحیمی غ.، تحلیل ارتعاشات آزاد پوسته های استوانه‌ای کامپوزیتی مشبک دوار، مهندسی مکانیک مدرس، ج ۱۶ (۹)، ص ۱7۵-۱8۵، 1395.
  • موسوی س. ع.، الهامی م. ر.، رحیمی م.، تحلیل دینامیکی و ارتعاشی پوسته استوانه‌ای کامپوزیتی با لایه‌های پیزوالکتریک، نشریه علمی مکانیک هوافضا، جلد 16 ،شماره 2 ، ص 15-25، 1399.
  • Zhao, M. Hooman, M. Yarigarravesh, M. Algarni, M.J.C. Opulencia, F. Alsaikhan, A.T. Jalil, A. Mohamed, K.M. AboRas, M.L. Rahman, and M.S. Sarjadi, “Vibration analysis of size dependent micro FML cylindrical shell reinforced by CNTs based on modified couple stress theory”, Arabian Journal of Chemistry, 15(10), p.104115. 2022.
  • W. Leissa, J. Chang, “Elastic deformation of thick, laminated composite shallow shells”, Composite Structures, Vol. 35, pp. 153-170, 1996.
  • Sanders, An improved first approximation theory of thin shells”, NASA TR-R24, 1959.
  • W. Leissa, “Vibration of shells, NASA SP-288, US Government Printing office”, Washington D.C., Reprinted by the Acoustical Society of America 1993, 1973.
  • Amabili, “A comparison of shell theories for large-amplitude vibrations of circular cylindrical shells: Lagrangian approach”, Journal of Sound and Vibration, Vol. 264, pp. 1091–1125, 2003.
  • K. Garg, R.K. Khare, T. Kant, Higher-order closed-form solutions for free vibration of laminated composite and sandwich shells”, Journal of Sandwich Structures and Materials, Vol. 8, pp. 205-235, 2006.
  • S. Lee, K.D. Lee, “On the dynamic response of laminated circular cylindrical shells under impulse loads”, Computers & Structures, Vol. 63, No. 1, pp. 149-157, 1997.
  • Meirovitch, Fundamentals of vibrations, McGraw-Hill, 2001.
  • A. Larson, “A novel method for characterizing the impact response of functionally graded plate”, Ph.D. Dissertation, Air Force Institute of Technology, Air University, Department of the Air Force, Ohio, USA, Sptember 2008.
  • Mori, K. Tanaka, “Average stress in matrix and average elastic energy of materials with misfitting inclusions”, Acta Metallurgica, Vol. 21, pp. 571-574, 1973.
  • H. Chi, Y.L. Chung, “Mechanical behavior of functionally graded material plates under transverse load—Part I: Analysis”, International Journal of Solids and Structures, Vol. 43, pp. 3657–3674, 2006.

A.E. Armenakas, D.C. Gazis, G. Herrmann, “Free vibrations of Circular Cylindrical Shells ”, Pergamon Press, Oxford, 1969.