SUPERVISOR
Saeed Sarami,Mojtaba Azhari
سعید صرامی (استاد راهنما) مجتبی ازهری (استاد راهنما)
STUDENT
Sajad Mohajery
سجاد مهاجری قهجاورستانی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395
TITLE
Stability and Free Vibration Analysis of Sandwich Plates With Magnetic Viscoelastic Fluid Core Using Finite Strip Method
Sandwich plates containing magnetorheological fluid in the core are nowadays analyzed as an intelligent structure. Because of the rapid change in the viscosity of the fluid in the core, this structure can be used to control the forces of vibration and energy depreciation. For this purpose, in the present study, the most commonly used problems in sandwich plates containing magnetorheological fluid in the core, such as free vibration, static and dynamic stability, have been evaluated and analyzed. In the leading research, the upper and lower layers of the cores are considered in both thin and semi-thick sheets of composite plates. Since the core of the structure is flexible, it leads to the degree of freedom for each of the upper and lower sheets to be independent of each other. For this purpose, in the present research, efforts have been made to extract the strain in the core by establishing interconnections between the core and the upper and lower surfaces of the process. Various factors affect the critical buckling stress, frequency, modal loss factor and structural instability zone width in the dynamic stability problem. These factors include the magnitude of the magnetic field, the magneto-logical fluid thickness, the different boundary conditio and the fiber-positioning of the fibers. The effects of each of them in the area of stability and free vibration are discussed. In order to extract the relationships and indices in the leading research, the Among the results of this study, it can be noted that the increase in the intensity of the magnetic field increases the frequency and loss factor of each mode. Also, increasing the thickness of the fluid has a direct effect on the increase of the loss factor and loss of frequency. On the other hand, as the intensity of the applied field increases, the critical buckling stress and the width of the instability region in the dynamical stability domain increase. Also, increasing the thickness of the core leads to increased buckling stress. However, increasing the thickness of the core causes the unauthorized frequencies and subsequently the width of the instability zone of the structure to decrease. Other factors affecting the dynamic stability problem are the different boundary conditions, which increases the stiffness of the structure due to the greater commitment of the boundaries, increasing the instability zone. Also, the results show that the size of the plate is increased, the width of the unauthorized area decreases. Finally, it should be noted that the angle of fibers on the surface of the upper and lower core, when the plate has a simple boundary condition is, so will be the angle increases from zero to 45 degrees, the width of unstable structures increase Will find. It is worth noting that the effect of the position of the fibers in each of the upper and lower sides of the core is such that in the boundary conditions of the four sides of the joint, the process of changes in the critical buckling stress and the frequency of the vibration is completely symmetric, so that at the angle of 45 degree the highest values ??are obtained. Key words : Sandwich plate; Magnetic fluid; Composite; Free vibration; Finite strip method; Dynamic and static stability.
ورقهای ساندویچی حاوی سیال مگنتورئولوژیکال در هسته، امروزه بهعنوان یک سازه هوشمند مورد بررسی و تحلیل قرار میگیرند. به دلیل قابلیت تغییرات سریع ویسکوزیته سیال موجود در هسته، این سازه میتواند در کنترل نیروهای ناشی از ارتعاش و مستهلک کردن انرژی مورد استفاده قرار گیرد. بدین منظور در پژوهش حاضر مسائل پرکاربرد در ورقهای ساندویچی حاوی سیال مگنتورئولوژیکال در هسته، نظیر ارتعاش آزاد، پایداری استاتیکی و دینامیکی، مورد ارزیابی و تحلیل قرارگرفته است. همچنین در پژوهش پیشرو رویههای فوقانی و زیرین هسته در دو حالت ورقهای نازک و نیمه ضخیم مرکب در نظر گرفته شده است. ازآنجاکه هسته سازه مورد نظر از جنس مواد انعطافپذیر است، لذا این امر منجر میشود که درجات آزادی برای هر یک از رویههای فوقانی و زیرین هسته مستقل از یکدیگر باشند. بدین منظور در پژوهش حاضر تلاش شده است تا با برقراری روابط همسازی میان هسته و رویههای فوقانی و زیرین آن، میدان جابجایی و در پی آن کرنشهای موجود در هسته استخراج شوند. عوامل مختلفی بر تنش بحرانی کمانش، فرکانس، ضریب استهلاک مودال و عرض ناحیه ناپایداری سازه در مسئله پایداری دینامیکی، تأثیرگذار هستند. ازجمله این عوامل میتوان به شدت میدان مغناطیسی، ضخامت سیال مگنتورئولوژیکال، شرایط مرزی مختلف و زاویه قرارگیری الیاف اشاره کرد که اثرات هر یک در حوزه مسائل پایداری و ارتعاش آزاد مورد بررسی قرار گرفته است. بهمنظور استخراج روابط و شاخصهای مورد نظر در پژوهش پیشرو از روش نوار محدود کلاسیک که یکی از قدرتمندترین روشهای عددی در تحلیل مسائل ورقها است، استفاده شده است. نتایج بیانگر آن است که روش نوار محدود دارای دقت مناسبی در تحلیل ورقهای ساندویچی حاوی هسته انعطافپذیر مغناطیسی است. ازجمله نتایج حاصل در پژوهش حاضر، میتوان به این نکته اشاره کرد که افزایش شدت میدان مغناطیسی باعث افزایش فرکانس و ضریب استهلاک نظیر هر مود میشود. همچنین افزایش ضخامت سیال تأثیر مستقیمی بر افزایش ضریب استهلاک و کاهش فرکانس دارد. از طرفی با زیاد شدن شدت میدان اعمالی، تنش بحرانی کمانش و عرض ناحیه ناپایداری در حوزه پایداری دینامیکی، افزایش مییابد. همچنین افزایش ضخامت هسته منجر به افزایش تنش بحرانی کمانش میشود. این در حالی است که افزایش ضخامت هسته باعث میشود که فرکانسهای غیر مجاز و در پی آن عرض ناحیه ناپایداری سازه کاهش یابند. از دیگر عوامل مؤثر بر مسئله پایداری دینامیکی میتوان به شرایط مختلف مرزی اشاره کرد بهنحویکه با افزایش سختی سازه بهواسطه تقید هرچه بیشتر در مرزها، عرض ناحیه ناپایداری افزوده میشود. همچنین نتایج نشان میدهد هرچه ابعاد ورق افزایش مییابد، عرض ناحیه غیرمجاز کاهش یافته است. درنهایت باید به این نکته اشاره کرد که تأثیر زاویه قرارگیری الیاف در رویههای فوقانی و زیرین هسته، در حالتی که ورق دارای شرایط مرزی ساده است، بهگونهای خواهد بود که با افزایش زاویه از صفر تا 45 درجه، عرض ناحیه ناپایداری سازه افزایش خواهد یافت. شایان ذکر است که تأثیر زاویه قرارگیری الیاف در هر یک از رویههای فوقانی و زیرین هسته بهگونهای است که در شرایط مرزی چهار طرف مفصل، روند تغییرات تنش بحرانی کمانش و فرکانس ارتعاش آزاد، بهصورت کاملاً متقارن بوده طوری که در زاویه 45 درجه بیشترین مقادیر نظیر حاصل میشوند. کلمات کلیدی : ورق ساندویچی؛ سیال مغناطیسی؛ کامپوزیت؛ ارتعاش آزاد؛ روش نوار محدود، پایداری دینامیکی و استاتیکی،