مجله علمی صوت و ارتعاش

مجله علمی صوت و ارتعاش

بروز رسانی و تحلیل مدل ارتعاشاتی دو پوسته استوانه ای پیچ شده با به‌کارگیری فنرهای مصنوعی بین سطوح فلنج

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
2 دانشکده مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران
چکیده
در این پژوهش، ارتعاشات دو پوسته استوانه ای- استوانه ای فلنج شده پیچی براساس تئوری الاستیسیته سه بعدی مورد بررسی قرارگرفته است. در این مدل نیمه تحلیلی، بین هر کدام از نقاط شبکه به کارگرفته شده در روش مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته، که بر روی سطوح متناظر فلنج ها قرار گرفته اند، یک مجموعه از فنرهای خطی مصنوعی شامل فنرهایی در راستای طولی، محیطی و شعاعی قرار گرفته اند که با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی ژنتیک، بروزرسانی می شوند. ضمناً، سازه اصلی با تقسیم به چند پوسته و مونتاژ آن‌ها از طریق اعمال مستقیم شرایط پیوستگی جابه‌جایی و تنش، مدل سازی شده است. همچنین، شبیه سازی اتصالات پیچی در نرم افزار اجزای محدود و تست های مودال تجربی نیز کمک به مطالعه دقیقتر می نماید. تحلیل مودال در نرم افزار خطی است. بنابراین، نتایج تحلیل استاتیکی شامل تنش‌های ناشی از اعمال گشتاور پیش‌بار، تغییرشکل‌های ایجادشده و تغییر وضعیت نواحی تماس، به‌عنوان شرایط اولیه در تحلیل مودال نرم‌افزار اجزای محدود استفاده شده و شکل مودهای سازه پیچ‌شده شبیه‌سازی شده‌اند. همچنین، مقایسه فرکانس‌های طبیعی حاصل از روش‌های نیمه-تحلیلی، آزمون مودال تجربی و تحلیل اجزای محدود برای دو حالت اتصال با ده و بیست پیچ انجام شده است. مدل مذکور قادر است ارتعاشات استوانه فلنج‌دار پیچی که به صورت ایده آل که مطابق با روش پیشنهادشده در این مقاله ساخته شده است را با دقت مطلوب شبیه‌سازی کند. روش های تولید متفاوت فلنج که می توانند تنش های پسماند حرارتی و یا تغییر خواص مکانیکی ایجاد کنند، نیازمند مطالعه جداگانه دارند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Model updating and analyzing the vibrational model of two bolted cylindrical shells employing artificial springs between the flange surfaces

نویسندگان English

Ali Heidari-Soureshjani 1
Esmail Asadi 1
Roohollah Talebitooti 2
1 Mechanical department, Iran university of science and technology, Tehran, Iran
2 Professor/Iran University of Science and Technology
چکیده English

In this study, vibrations of two bolted flange-connected cylindrical shells are investigated based on three-dimensional elasticity theory. In the semi-analytical model, a set of artificial linear springs—along longitudinal, circumferential, and radial directions—is placed between each pair of grid points employed in the generalized differential quadrature method, which are located on the corresponding flange surfaces. These springs are updated using a genetic optimization algorithm. The primary structure is modeled by dividing it into several shells and assembling them through direct imposition of displacement and stress continuity conditions. In addition, finite element simulations of bolted connections and experimental modal tests are developed to examine vibrational behavior more accurately. Modal analysis in finite element software is inherently linear. Thus, to simulate connections, static analysis results—including stresses from pre-tension torque, deformations, and changes in contact configuration—are used as initial conditions in the modal analysis, enabling simulation of mode shapes of the bolted structure. Natural frequencies obtained from the semi-analytical method, experimental modal testing, and finite element analysis are compared for two connection cases with ten and twenty bolts. The proposed model simulates vibrations of an ideally fabricated bolted flanged cylinder according to the presented procedure with satisfactory precision. However, alternative flange manufacturing methods that may introduce thermal residual stresses or modify mechanical properties warrant separate investigation

کلیدواژه‌ها English

Flanged cylindrical shells
Bolted joints
Model updating
Three-dimensional theory of elasticity
Artificial linear spring model