Skip to main content
SUPERVISOR
حسن نحوی (استاد راهنما) حسن حدادپور (استاد مشاور)
 
STUDENT
Seyed Behrooz Mirshafiee Khoozani
سیدبهروز میرشفیعی خوزانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388
Free Vibration analysis of simply supported FG cylindrical shells for four boundary conditions is performed. Fist different methods for manufacturing FGM materials is discussed, then shell theories are mentioned including theories considering thickness, shear stress and rotary iteria Zero radial displacement at both ends and four different sets of in-plane boundary conditions based on Zero displacement or Zero tension are considered. Material properties of ingredients are assumed to be temperature-dependant and metal and ceramic volume fractions are gradually changed in the thickness direction of the shell. First static analysis is performed, axial and radial displacements are determined. To verify the thesis axial stress is increased and buckling of the shell for one example is found and compared with buckling results, and it shows satisfactory agreement. The effects of static deflection due to thermal effects and internal pressure on the dynamic response are investigated. Distribution of temperature across the shell thickness is found from steady state heat conduction, only in the thickness direction, for two kind of FGM and different volume fractions the temperature distribution is shown . The equations of motion are based on the Love’s shell theory and the von Karman–Donnell-type of kinematic nonlinearity, Hamilton principle is used to derive static and dynamic equations of motion. The total nonlinear equations are linearized by separating static and dynamic deflection. Using exact solution, solving two uncoupled equations, iteration method is used to find axial unknown stress, static analysis is performed to determine the pre-stressed and pre-deflected state induced by the thermal and pressure loadings, Since circumferential displacement is decoupled only axial and radial displacements are mentioned. and then the equations of motion are solved by the Galerkin’s method. The equations are discriticized based on comparison functions, circumferential wave number and frequency term. The effects of circumferential wave-number is considered and optimum value to minimize the frequency is determined. To solve the equations we use m(number of axial wave-number), this gives of 3m equation, and related frequencies and modeshapes. By increase of m we can find higher frequencies which were not calculated before. Convergence of natural frequency by increase of axial wave-number is investigated, Axial, Circumferential and radial frequencies are calculated, To find the lowest frequency, Modeshapes for minimum axial, circumferential and radial frequencies are found and shows they satisfy boundry conditions . To increased the code run time two different methods to find mass and stiffness matrix are presented. How to apply extended Galerkin method for different Boundry conditions to find minimum natural frequencies is mentioned. Quantity of rotary-inertia is evaluated for different thicknesses, and due to its smallness it is ignored.The effects of power law index and different geometrical parameters on the natural frequencies and corresponding mode shapes for different circumferential wave number in a thermal environment are investigated. Effects of temperature increase on decline of natural frequencies is investigated. Effects of static deflection on the vibration behavior of the shell are also studied. The study shows the the effects of different geometries, different kinds of FGM(based on variation of metal ceramic from in to out surface and vice versa). At the end conclusion and new proposals to continue the work are mentioned. Keywords : Functionally graded material; Cylindrical shells; Free Vibration; Pre-deflection, Thermal effects, Internal pressure.
در این تحقیق از روش تحلیلی برای بررسی ارتعاشات آزاد پوسته‌ی استوانه‌ای ساخته شده از مواد با خواص تابعی(FG) تحت فشار داخلی و اثرات حرارتی استفاده شده است. برای حل مسئله از کدنویسی در نرم افزار MAPLE11 استفاده شده است. ماده‌ی FG استفاده شده در این پایان‌نامه از فولاد ضد زنگ و سرامیک ساخته شده است. سطح داخلی کاملا از فولاد و سطح خارجی کاملا از سرامیک می‌باشدتابتواند دمای بالای خارجی را تحمل کند. خواص ریز ماده‌ها هر کدام تابع دما می‌باشد، برای حل مسئله ابتدا خواص فلز و سرامیک به صورت تابعی از دما تعریف شده‌است. سپس حل دمایی مسئله به صورت حل یک بعدی هدایت حرارتی در طول ضخامت برای ماده با استفاده از سری‌ها صورت گرفته است. با استفاده از تئوری پوسته لاو بین جابه‌جایی‌ها،کرنش‌ها و تنش‌ها رابطه‌ی موجود نوشته شده است. و تنش‌های ناشی از فشار داخلی و تنش حرارتی به دست آمده است. برای حل استاتیکی از حل دقیق معادله دیفرانسیل استفاده شده است. جابه جایی‌های محوری و شعاعی ناشی از تنش حرارتی به صورت حل استاتیکی بررسی شده‌اند. پاسخ مسئله به صورت مجموع حل استاتیکی و دینامیکی بررسی شده است. اثرات تنش‌ها و جابه‌جایی‌های استاتیکی در حل دینامیکی بررسی شده‌است.چهار نوع تکیه‌گاه ساده در این کار بررسی شده است.برای این تکیه‌گاه‌ها فرکانس‌های شعاعی،محیطی و طولی همراه با مود شیپ‌های مربوطه به دست آمده است.با افزایش تعداد جملات فرکانس‌های طبیعی بالاتر بررسی شده است. در ادامه با افزایش دما،تغیرات فرکانس‌های طبیعی و مود شیپ‌ها بررسی شده ، در انتها برای اعتبار سنجی، برای تکیه‌گاه ساده کلاسیک تنش محوری افزایش داده‌ شده ‌است و بار محوری را برای فرکانس طبیعی صفر، معادل کمانش یافته شده و دقت کار به دست آمده است. کلمات کلیدی: 1- پوسته استوانه‌ای 2-مواد با خواص تابعی 3-ارتعاشات آزاد 4- جابه جایی اولیه 5- اثرات حرارتی 6- فشار داخلی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی