تحلیل ارتعاشات غیرخطی پوسته استوانه‌ای کامپوزیتی بر روی بستر ویسکوالاستیک و تحت اثر جریان خارجی هوا با سرعت زیر صوت

نوع مقاله : گرایش دینامیک، ارتعاشات و کنترل

نویسندگان

دانشگاه آزاد اسلامی، واحد پرند،پرند، ایران

چکیده

در این مقاله، تحلیل ارتعاشات غیرخطی پوسته استوانه‌ای از جنس ماده مرکب لایه‌ای متقارن بر روی بستر ویسکوالاستیک که جریان هوا با سرعت زیر صوت از روی آن عبور می‌کند مورد بررسی قرار می‌گیرد. شرایط مرزی دو انتهای پوسته استوانه‌ای، گیردار فرض شده است. معادلات حاکم بر ارتعاشات پوسته در راستاهای طولی، محیطی و شعاعی با استفاده از نظریه پوسته غیرخطی دانل به­دست آمده است. با بهره‌گیری از روش گالرکین، سه معادله دیفرانسیل با مشتقات جزیی حاکم بر حرکت به یک معادله دیفرانسیل معمولی غیرخطی حاکم بر ارتعاشات جانبی (شعاعی) تبدیل می‌گردد. سپس، روابط فرکانس طبیعی خطی و غیرخطی و رابطه دامنه ارتعاشات برحسب فرکانس طبیعی بی‌بعد پوسته محاسبه گردیده است. تاثیر تغییر پارامترهای مختلف شامل زاویه لایه‌های ماده مرکب در لایه چینی، سفتی و میرایی بستر ویسکوالاستیک و بار تحریک خارجی بر روی رفتار ارتعاشات آزاد و اجباری پوسته در تحلیل‌ها مطالعه می‌گردد. همچنین، منحنی‌های جابجایی شعاعی پوسته برحسب زمان در حالت خطی و غیرخطی ارائه شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Nonlinear Vibration Analysis of a Composite Cylindrical Shell on a Viscoelastic Foundation and under Subsonic External Air Flow

نویسندگان [English]

  • ahmad mamandi
  • hasan najafi
azad parand
چکیده [English]

In this paper, the nonlinear vibration analysis of a symmetric laminated composite cylindrical shell on a viscoelastic foundation under a subsonic external air flow has been investigated. The boundary conditions for both ends of the cylindrical shell are clamped conditions. The governing equations of motion in the longitudinal, circumferential and radial directions are derived in conducture with the Donnel’s nonlinear shell theory. Using Galerkin method, three nonlinear partial differential equations of motion are transformed to a nonlinear ordinary equation of motion governing lateral (radial) vibration of the shell. Then, the relations for linear and nonlinear natual frequencies and amplitude-dimensionless natural frequency of the shell are calculated. The effects of variations in different values of parameters including orientation angles of lamina in layerwise laminate, stiffness and damping of viscoelastic foundation and the external applied load on the free and forced vibration behavior of the shell are all studied in this paper analyses. Moreover, the time history of radial displacement of midpoint of the shell using linear and nonlinear analyses. Are also presented.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cylindrical Shell
  • Composite Material
  • Viscoelastic Foundation
  • Nonlinear Vibration
  • Frequency Response
  • Subsonic External Air Flow

مراجع

  1. Del Prado, Z. and Goncalves, P. B. “Non-linear Vibrations and Instabilities of Orthotropic Cylindrical Shells with Internal Flowing Fluid”, International Journal of Mechanics, Vol. 52, pp. 1437–1457, 2010.##
  2. Lam, K. Y. and Qian, W. “Free Vibration of Symmetric Angle-ply Thick Laminated Composite Cylindrical Shells”, Composites: Part B., Vol. 31, pp. 345–354, 2000.##
  3. Rahmani, O., Khalili, S.M.R. and Malekzadeh, K. “Free Vibration Response of Composite Sandwich Cylindrical Shell with Flexible Core”, Computers and Structures, Vol. 92, pp. 1269–1281, 2010.##
  4. Liu, Y. and Chu, F. “Nonlinear Vibrations of Rotating Thin Circular Cylindrical Shell”, Nonlinear Dynamics, Vol. 67, No. 2, pp. 1467–79, 2012.##
  5. Bakhtiari-Nejad, F. and Bideleh, S.M.M. “Nonlinear Free Vibration Analysis of Prestressed Circular Cylindrical Shells on the Winkler/Pasternak Foundation”, Thin-Walled Structures, Vol. 53, pp. 26–39, 2012.##
  6. Amabili, M. “Nonlinear Vibrations of Laminated Circular Cylindrical Shells: Comparison of Different Shell Theories”, Composite Structures, Vol. 94, No. 1, pp. 207–215, 2011.##
  7. Karagiozis, K.N., Amabili, M., Païdoussis, M.P., and Misra, A.K. “Nonlinear Vibrations of Fluid-Filled Clamped Circular Cylindrical Shells”, Journal of Fluids and Structures, Vol. 21, No. 5–7, pp. 579–95, 2005.##
  8. Xi, Z.C., Yam, L.H. and Leung, T.P. “Free Vibration of Laminated Composite Circular Cylindrical Shell Partially Filled with Fluid”, Composites part B., Vol. 28B, pp. 399-375, 1997.##
  9. Lam, K.Y., and Loy, C.T. “Influence of Boundary Conditions and Fibre Orientation on the Natural Frequencies of Thin Orthotropic Laminated Cylindrical Shells”, Composite Structures, Vol. 31, No. 1, pp. 21–30, 1995.##
  10. Zhang, X.M., Liu, G.R. and Lam, K.Y. “Vibration Analysis of Thin Cylindrical Shells using Wave Propagation Approach”, Journal of Sound and Vibration, Vol. 239, No. 3, pp. 397–403, 2001.##
  11. Bich, D.H., and Nguyen, N.X. “Nonlinear Vibration of Functionally Graded Circular Cylindrical Shells Based on Improved Donnell Equations”, Journal of Sound and Vibration, Vol. 331, pp. 5488-5501, 2012.##
  12. Li, F.-M. and Yao, G. “1/3 Subharmonic Rosonance of a Nonlinear Composite Laminated Cylindrical Shell in Subsonic Air Flow”, Composite Structures, Vol. 100, pp. 249–256, 2013.##
  13. Khalili, S.M.R., Azarafza, R. and Davar, A. “Transient Dynamic Response of Initially Stressed Composite Circular Cylindrical Shells under Radial Impulse Load”, Composite Structures, Vol. 89, pp. 275–284, 2009.##
  14. Jafari, A.A., Khalili, S.M.R. and Azarafza, R. “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.##
  15. Azarafza, R., Khalili, S. M. R., Jafari, A. A. and Davar, A. “Analysis and Optimization of Laminated Composite Circular Cylindrical Shell Subjected to Compressive Axial and Transverse Transient Dynamic Loads”, Thin-Walled Structures, Vol. 47, pp. 970–983, 2009.##

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 10 مهر 1396
  • تاریخ پذیرش: 02 اسفند 1396
  • تاریخ انتشار: 01 آذر 1398

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار