تحلیل و بررسی اثر خواص مکانیکی الاستیک بر رفتار ارتعاشاتی پوسته های استوانه ای ساخته شده از مواد با خواص گرادیانی با شرایط مرزی مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه هوافضا، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 گروه هوافضا، پردیس علوم و فناوری های نوین، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

چکیده

امروزه ﭘﻮﺳﺘﻪﻫﺎی اﺳﺘﻮاﻧﻪای دوار دارای ﮐﺎرﺑﺮدﻫﺎی ﺻﻨﻌﺘﯽ ﻧﻈﯿﺮ ﺳﺎﻧﺘﺮﯾﻔﯿﻮژﻫﺎ، ﺗﻮرﺑﯿﻦﻫﺎ، ﺧﺸﮏﮐﻦﻫﺎ، ﺷﻔﺖﻫﺎی دوار، ﻣﻮﺗﻮرﻫﺎ و روﺗﻮرﻫﺎ هستند. ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ ﺑﺮرﺳﯽ ارﺗﻌﺎﺷاتی آﻧﻬﺎ ﺿﺮوری ﺑﻪ ﻧﻈﺮ ﻣﯽرسد. این پژوهش به تحلیل و بررسی اثر خواص مکانیکی الاستیک بر روی رفتار پوسته مانند و تیر مانند در ارتعاشات پوسته‌های استوانه‌ای ساخته شده از مواد با خواص گرادیانی (FGM) با شرایط مرزی مختلف با درنظر گرفتن اثر­ پارا­­متر مقیاس طول با مقادیر متفاوت و همچنین اثر شعاع و ضخامت متغیر پرداخته شده است. نتایج نشان‌دهنده این موضوع است که مدول الاستیسیته و نسبت پواسون با مقادیر مختلف تأثیری بر رفتار ارتعاشات پوسته‌های استوانه‌ای ساخته شده از مواد دارای خواص گرادیان تأثیر ندارد و همچنین با افزایش قید (شرایط مرزی) خیز (جابه‌جایی) کمتر و فرکانس طبیعی افزایش پیدا می‌کند و با افزایش مقدار پارامتر طول اثر شرایط مرزی کاهش پیدا می‌کند. در پایان رابطه‌ای جهت نشان دادن تغییر رفتار از پوسته مانند به تیر مانند به‌دست آمده است. نتایج با سایر ادبیات دارای مطابقت بسیار خوبی است.


 


 

 
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analysis and investigation of the effect of elastic mechanical properties on the vibration behavior of cylindrical shells made of materials with gradient properties with different boundary conditions

نویسندگان [English]

  • morteza khademi-kouhi 1
  • meisam shakouri 2
1 Department of Aerospace, Faculty of Engineering, Ferdowsi University of mashhad, Mashhad, Iran
2 Department of Aerospace, New Sciences and Technologies Campusو Semnan University, Semnan, Iran
چکیده [English]

Nowadays, rotating cylindrical shells have industrial applications such as centrifuges, turbines, dryers, rotating shafts, motors and rotors. Therefore, it seems necessary to study their vibrations. This research analyzes and investigates the effect of elastic mechanical properties on shell-like and beam-like behavior in the vibrations of cylindrical shells made of materials with gradient properties (FGM) with different boundary conditions, considering the effect of the length scale parameter with values different and also the effect of varying radius and thickness has been discussed. The results show that the modulus of elasticity and Poisson's ratio with different values ​​have no effect on the vibration behavior of cylindrical shells made of materials with gradient properties, and also with the increase of the constraint (boundary conditions), the displacement (displacement) is less and the natural frequency increases. and the effect of the boundary conditions decreases with the increase of the length parameter. Finally, a relationship has been obtained to show the behavior change from shell-like to arrow-like. The results are in good agreement with other literature.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Vib
[1] Bhangale, R. K., and Ganesan,N., “Free vibration studies of simply supported nonhomogeneous functionally graded magneto-electro-elastic finite cylindrical shells”, Journal of Sound and Vibration, 2005, Vol.288, pp.412-422.
[2] Pellicano, F., “Vibrations of circular cylindrical shells Theory and experiments”, Journal of Sound and Vibration, 2007, Vol.303, pp.154-170.
[3] Xuebin, L., “Study on free vibration analysis of circular cylindrical shells using wave propagation”, Journal of Sound and Vibration, 2008, Vol.311, pp. 667-682.
[4] Amabili, M., and Reddy, J. N., “A new non-linear higher-order shear deformation theory for large-amplitude vibrations of laminated doubly curved shells”, International Journal of Non-linear Mechanics, 2010, Vol.45, pp.409-418.
[5] W. Leissa, Vibration of Shells (NASA SP-288), US Government Printing Office, Washington, DC ,1973.
[6] W. Leissa, “Vibration of plates”, National Aeronautics and Space Administration, Washington, D. C., 1969.
[7] W. Soedel, “Vibrations of Shells and Plates”, 3rded., Marcel Dekker, Inc.,2004.
[8] Zhao X., Lee Y.Y., Liew K.M., “Thermoelastic and Vibration Analysis of Functionally Graded Cylindrical Shells”, Journal of Mechanical Sciences, 2009, Vol.51, no.10, pp.694-707.
[9] Ghasemi Ghalebahman A, Bigdeli-Yeganeh M, Cheloeian E, Khademi-Kouhi M. Free vibration of piezoelectric boron nitride nanotube-based composite cylindrical micropanel embedded in an elastic medium subjected to electric potential via modified strain gradient theory, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 2020, Vol.234, no.12, pp.2309-28.
[10] Khanahmadi, M., Rezayfar, O., Gholhaki, M., “Damage detection of prefabricated walls (panel 3D plates) based on wavelet transform detection algorithm”, Journal of Structural and Construction Engineering, 2021, Vol.8, no.8, pp.289-309.
[11] Khanahmadi, M., Gholhaki, M., Ghasemi-Ghalebahman, A., Khademi-Kouhi, M., 'Damage detection in laminated composite plates using wavelet analysis analytical method', Journal of Vibration and Sound, 202, Vol.10, no.20, pp. 144-156.
[12] Mamazizi, A., Khanahmadi, M., Nobakht Vakili, K., “Debonding damage detection and assessment in a CFST composite column using nodal dynamic data”, Sharif Journal of Civil Engineering. 2022.
[13] Khanahmadi, M., Rezaifar, O., Gholhaki, M. and Younesi, A., “Detection of debonding damage location of the concrete core from the steel tube of concrete-filled steel tube (CFST) columns using wavelet analysis analytical method”, Modares Civil Engineering journal, 2023, Vol.22, no.1, pp.129-142
[14] Phuong N.T., Bich D.H., “Buckling Analysis of Eccentrically Stiffened Functionally Graded Circular Cylindrical Thin Shells Under Mechanical Load”, Journal of Mathematics – Physics, 2013, Vol.29. no.2, pp.55-72.
[15] P. Oliazadeh, M.H. Farshidianfar, A. Farshidianfar, “Exact analysis of resonance frequency and mode shapes of isotropic and laminated composite cylindrical shells; Part II: Parametric studies”, J. Mech. Sci. Technol., 2013, Vol.27, pp.3645-3649.
[16] Y. Xing, B. Liu, T. Xu, “Exact solutions for free vibration of circular cylindrical shells with classical boundary conditions”, International Journal of Mechanical Sciences, 2013, Vol.75, pp.178–188.