تحلیل تغییرات کسر حجمی صفحات مدرج تابعی پیوسته روی ارتعاشات یک پوسته استوانه ای تقویت شده تحت بار های محوری با شرایط تکیه گاهی نامتقارن

عیسوند زیبایی, محمدرضا; نوری نیارکی, میثم

doi:10.22034/joae.2023.380604.1154

تحلیل تغییرات کسر حجمی صفحات مدرج تابعی پیوسته روی ارتعاشات یک پوسته استوانه ای تقویت شده تحت بار های محوری با شرایط تکیه گاهی نامتقارن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

محمدرضا عیسوند زیبایی ¹

میثم نوری نیارکی ²

¹ استادیار و عضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد اندیمشک

² دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

10.22034/joae.2023.380604.1154

چکیده

در این مقاله، تحلیل تغییرات کسر حجمی صفحات مدرج تابعی پیوسته روی ارتعاشات یک پوسته استوانه ای تقویت شده تحت بارهای محوری بررسی شده است. صفحات پوسته مدرج تابعی پیوسته مطابق با توزیع کسر حجمی صفحات با ترکیبی از فولاد ضد زنگ و نیکل تشکیل شده است. این ترکیب در جهت ضخامت از یک سطح پوسته به دیگری درجه بندی می شوند و توسط توزیع کسر حجمی صفحات ماده کنترل می شوند. معادلات مدل پوسته استوانه ای مدرج تابعی تحت بارهای محوری بر اساس تئوری مرتبه اول تغییر شکل برشی بدست آمده است. معادلات حرکت به روش انرژی و بکار بردن روش ریتز استخراج شده اند. شرایط تکیه گاهی نامتقارن در لبه های دو انتهای مدل پوسته استوانه ای مدرج تابعی تقویت شده به صورت گیردار-آزاد، گیردار- ساده و آزاد- لغزشی در نظر گرفته شده است. نتایج حاصل از روش ارائه شده با نتایج دیگر محققان مقایسه و تطابق بسیار خوبی مشاهده شده است. در نهایت اثر تغییرات کسر حجمی صفحات مدرج تابعی پیوسته، بارهای محوری، تقویت کننده و شرایط تکیه گاهی نامتقارن روی ارتعاشات مدل پوسته استوانه ای مورد مطالعه قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها

کسر حجمی

ماده مدرج تابعی

ارتعاشات

بار محوری

تکیه گاه نامتقارن

20.1001.1.17359449.1402.25.2.10.9

موضوعات

دینامیک سازه و ارتعاشات

[1] M. S. Qatu, “Recent research advances in the dynamic behavior of shells”, Applied Mechanics Reviews, Vol. 55, No. 5, September 2002, pp. 415–434.
[2] E. E. Sechler, Thin-shell structures theory experiment and design, Englewood Cliffs, Prentice-Hall, California, 1974.
[3] A. H. Adawiya, An investigation of dynamic behavior of the cylindrical shells under thermal effect, Case Studies in Thermal Engineering, Vol. 12, No. 8, September 2018. pp. 537-545.
[4] R. D. Blevins, Formulas for natural frequency and mode shape, Van Nostrand Reinhold, New York, 1979.
[5] V. Johari, A. Hassani and M. Kazemian, Free vibration analysis of a circular cylindrical shell using a new four-variable refined shell theory, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, Vol. 236, No. 13, March 2022. pp. 7079-7094.
[6] V. Birman, L. W. Byrd, “Modeling and analysis of functionally graded materials and structures”, Applied Mechanics Reviews, Vol. 60, No. 5, September 2007, pp. 195–216.
[7] M. Niino, T. Hirai, R. Watanabe, “The functionally gradient materials aimed at heat resisting materials for space plant”, Journal of the Japan Society for Composite Materials, Vol. 13, No. 4, February 1987, pp. 257–264.
[8] Y. Miyamoto, W. A. Kaysser, B. H. Rabin, A. Kawasaki, R. G. Ford, Functionally graded materials: design, processing and applications, Kluwer Academic Publishers, London, 1999.
[9] A. H. Sofiyev, “The stability of compositionally graded ceramic–metal cylindrical shells under a periodic axial impulsive loading”, Composite Structures, Vol. 69, No. 2, July 2005, pp. 57–247.
[10] H. Zafarmand and B. Hassani, “Analysis of two-dimensional functionally graded rotating thick disks with variable thickness”, Acta Mech Vol. 225, No. 13, 2014, 453–464
[11] Z. Iqbal, M. N. Naeem, N. Sultana, “Vibration characteristics of FGM circular cylindrical shells using wave propagation approach”, Acta Mechanica, Vol. 208, No. 5, December 2009, pp. 237–248.
[12] H. Shen, “Nonlinear vibration of shear deformable FGM cylindrical shells surrounded by an elastic medium”, Composite. Structures, Vol. 94, No. 3, February 2012 pp. 1144–1154.
[13] D. H. Bich, N. X. Nguyen, “Nonlinear vibration of functionally graded circular cylindrical shells based on improved Donnell equations”, Journal of Sound and Vibration, Vol. 331, No. 25, December 2012, pp. 5488–5501.
[14] M. Strozzi, F. Pellicano, “Nonlinear vibrations of functionally graded cylindrical shells”, Thin-walled structures, Vol. 67, No. 1, June 2013, pp. 63–77.
[15] K. Foroutan, E. Carrera, H. Ahmadi “Nonlinear hygrothermal vibration and buckling analysis of imperfect FG-CNTRC cylindrical panels embedded in viscoelastic foundations”, European Journal of Mechanics - A/Solids, Volume 85, No.3, 2021, pp. 104-118.
[16] M. Song, Y. Gong, J. Yang and W. Zhu, “Nonlinear free vibration of cracked functionally graded graphene platelet-reinforced nanocomposite beams in thermal environments” Journal of Sound and Vibration, Volume 468, No. 3 2020, 656-670.
[17] X. Huang, K. Gao, J. Yang, “Fracture analysis of functionally graded multilayer graphene nanoplatelets-reinforced composite strips” European Journal of Mechanics - A/Solids Volume 83, No. 12, 2020, 432-446.
[18] M. Mirzaei, M. Jafari, “On the response of graphene platelet reinforced composite conical panels subjected to mechanical shock”, Materials Today Communications, Volume 34, No 2, 2023, 374-386.
[19] W. Soedel, Vibration of shells and plates, 3rd edn. Marcel Dekker Inc, New York, 2004.
[20] O. Ya. Grigorenko, M. Yu. Borisenko and O. V. Boichuk, Free Vibrations of a Corrugated Closed Cylindrical Shell, International Applied Mechanics, Vol. 58, No. 33, July 2022, pp. 43-52.
[21] C. T. Loy, K. Y. Lam, J. N. Reddy, “Vibration of functionally graded cylindrical shells”, International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 41, No. 3, March 1999, pp. 309–324.