Skip to main content
SUPERVISOR
Hamidreza Mirdamadi,Mostafa Ghayour
سیدحمیدرضا میردامادی (استاد مشاور) مصطفی غیور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammadreza Farnam
محمدرضا فرنام

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Vibration analysis of rotating truncated conical shells with functionally graded properties
Conical shells are of the most widely engineering structures and various studies have been conducted in the analysis of their behavior. They are widely used in generous engineering applications such as hoppers, vessel heads, components of missiles, spacecraft and marine vessels. Vibration analysis is one of the most important issues in the field. Nowadays in order to improve the behavior and properties of the shells, functionally graded materials (FGM) are used in their manufactures. Mechanical properties of them as non-homogeneous materials are changed continuously. Usually, these materials are made from ceramic and metal. The ceramic constituent of the material provides the high temperature resistance due to its low thermal conductivity. The ductile metal constituent prevents fracture caused by stresses due to high temperature gradient. In this research, free vibration of rotating functionally graded truncated conical shells is investigated. Vibration analysis is based on shell thickness using the theories of two-dimensional and three-dimensional for shells. For thin walled, moderately thick and thick conical shells are used the justify; LINE-HEIGHT: 115%; TEXT-INDENT: 14.2pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; mso-layout-grid-align: none" Results show convergence of this method and compared with other published works. By several numerical solutions, the effects of material property graded index, angular velocity, Coriolis acceleration, geometrical parameters and boundary conditions on the natural frequency are investigated. Also the critical velocity in unstable condition is obtained. At the end, the results of these noted theories compared with each other. For thin-walled conical shells, each theory has sufficiently accurate. But in thick conical shells, the difference of natural frequency between ltr Keywords: Free vibration, Conical shells, Functionally Graded Materials, GDQ, Classical, First order shear deformation, Layerwise theory.
پوسته‌های مخروطی‌شکل از پرکاربردترین سازه های مهندسی می‌باشند و پژوهش‌های مختلفی در تحلیل رفتار آن ها صورت گرفته است. آن‌ها در اجزای مختلف موشک، سفینه فضایی و زیردریایی استفاده می‌شوند. تحلیل ارتعاشات، یکی از موارد مهم در این زمینه است. امروزه به منظور بهبود رفتار و خواص پوسته‌ها از مواد با عملکرد درجه‌بندی‌شده در ساخت آن ها استفاده می شود. مواد با عملکرد درجه بندی‌شده به‌صورت غیر همگن است و خواص مکانیکی آن به‌صورت پیوسته تغییر می کند. این مواد، معمولا از دو فاز سرمیک و فلز تشکیل می‌شوند. فاز سرامیک، برای مقاومت حرارتی و فاز فلز، برای استحکام مکانیکی سازه استفاده می‌شود. در پژوهش حاضر، ارتعاشات آزاد پوسته‌های مخروطی‌شکل چرخان با عملکرد درجه‌بندی‌شده پوسته بررسی می شود. تحلیل ارتعاشات، بر مبنای ضخامت پوسته و استفاده از نظریه‌های دو بعدی و سه‌بعدی پوسته‌ها صورت می‌پذیرد. برای پوسته مخروطی‌شکل جدار نازک، نسبتا ضخیم و ضخیم به‌ترتیب از نظریه کلاسیک، نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول و نظریه لایه‌لایه استفاده می‌شود. در نظریه کلاسیک، کرنش‌های نرمال و برشی عرضی صفر فرض می‌شوند. این درحالی است که اثر کرنش برشی عرضی و اینرسی چرخشی برای نظریه مرتبه اول درنظر گرفته می‌شود. نظریه لایه‌لایه برخلاف نظریه‌های دوبعدی، میدان جابه‌جایی برای هر لایه به‌طور مجزا می‌باشد. جابه‌جایی‌ها در امتداد ضخامت پیوسته است. درحالی که مشتقات آن نسبت به ضخامت، در مرز لایه‌ها ناپیوسته می‌باشد. معادلات تعادل اولیه وحرکت، با دو روش نیوتن- اویلر و استفاده از اصل هامیلتون و به‌کارگیری توابع انرژی حاصل می‌شود. معادلات حرکت با مشتقات جزیی، با روش حل انتگرال‌گیری دیفرانسیلی به معادلات جبری خطی تبدیل می‌شود و فرکانس‌های طبیعی و شکل مودهای متناظرش با نوشتن رابطه مقدار ویژه و در نظر گرفتن شرایط مرزی به‌دست می‌آیند. نتایج، سرعت همگرایی و صحت آن با کارهای پیشین را نشان می‌دهد. با ذکر چند مثال، تأثیر اندیس درجه‌بندی، سرعت دورانی، شتاب کریولیس، هندسه پوسته، و شرایط مرزی روی فرکانس طبیعی مورد بررسی قرار می‌گیرد. هم‌چنین سرعت بحرانی که پوسته به‌حالت ناپایدار می‌رسد، به‌دست می‌آید. در پایان، نتایج حاصل از سه نظریه مذکور با یکدیگر مقایسه می‌شوند. برای پوسته جدارنازک، هر سه نظریه از دقت کافی برخوردار است. ولی در پوسته جدار ضخیم، اختلاف فرکانس طبیعی بین دو نظریه مرتبه اول و نظریه کلاسیک محسوس است. کلمات کلیدی : ارتعاشات آزاد، پوسته مخروطی‌شکل، مواد با عملکرد درجه بندی شده، انتگرال گیری دیفرانسیلی، نظریه کلاسیک، نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول، نظریه لایه‌لایه

ارتقاء امنیت وب با وف بومی