Skip to main content
SUPERVISOR
Saeed ZeiaeiRad,Mostafa Ghayour
سعید ضیائی راد (استاد مشاور) مصطفی غیور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mostafa Talebi Tooti
مصطفی طالبی توتی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Vibration Analysis of Rotating Composite Cylindrical and Conical Shells with Stringer and Ring Stiffeners
: Rotating cylindrical and conical shells are used in many industrial applications, such as drive shaft of gas turbines, rotary kiln and rotor systems. To enhance the stiffness of the shell, it is reinforced by stiffner. Most of these structures are required to operate in a dynamic environment and may have severed vibration, buckling and fatigue phenomena. Therefore, investigating the dynamic characteristics of these structures such as natural frequencies and buckling loads is essentially required. In the present thesis, the analytical solutions for the free vibration, buckling and critical speed of rotating laminated composite cylindrical shell and the free vibration of rotating laminated composite conical shell with longitudinal and circumferential stiffeners are presented. Ritz method and Love’s shell theory are applied in analytical solution. However, in order to analyze the conical shells only the discrete element method is used considering both shell and stiffener geometry. The governing equaion of motion, is evaluted using energy function, then Hamilton ’s principle is applied. For the case of simply-supported shells, the displacement fields can be expressed in terms of the products of sine and cosine functions. As there is no exact solution for other boundary condition, so the GDQ method is used . This method employ an effective way to approach the reliable results using a few numbers of grid point. It should be noted here that is for the first time, the vibration of stiffened rotating conical shells is investigated. Moreover, the vibration equations of the conical shells have not yet been derived using the energy method. In addition, investigation of critical speed, the effects of axial load and internal pressure on the stiffened cylindrical shell was a new topic in this thesis. The effects of parameters such as the shell and stiffeners geometries, fiber’s angles, material, stiffener’s height-to-width ratio, stiffener eccentricity, stiffener material, rotating speed, shell length-to-radius ratio and the number of stiffeners on the natural forward and backward frequencies, buckling load and critical speed is studied. In order to verify the results for cylindrical shell the comparison is made between the present results and those from other authors. Finally, to verify the results of conical shells, the comparison is made in special case where the angle of the conical shell goes to zero.
: پوسته های استوانه ای دوار در بسیاری از کاربردهای صنعتی از قبیل: روتور توربین گاز، کوره های پخت سیمان و سیستمهای دوار استفاده می شود. برای بالا بردن سختی پوسته از تقویت‌کننده استفاده می شود. در اکثر این موارد پوسته تحت بارهای دینامیکی قرار دارد و ممکن است دچار ارتعاش و کمانش و خستگی شود. بنابراین شناخت خصوصیات این سازه ها از جمله فرکانس طبیعی و بار کمانش ضرورتا مورد نیاز است. از طرفی با توجه به نیاز روزافزون طراحی سازه های سبک وزن با استحکام بالا، لازم است که نسبت استحکام به وزن این سازه ها تا حد امکان بالا باشد تا سازه طراحی شده از نظر مصرف مواد، انرژی و هزینه بهینه باشد. از جمله راههای رسیدن به این هدف، تقویت بهینه پوسته با المانهای تقویت‌کننده محیطی و طولی و همچنین استفاده از مواد مرکب می باشد. در این پایان نامه تحلیل ارتعاشات آزاد، سرعت بحرانی و کمانش پوسته های استوانه‌ای تقویت‌شده و ارتعاشات آزاد پوسته‌های مخروطی کامپوزیتی تقویت شده به روش تحلیلی انجام پذیرفته است. همچنین در تحلیل پوسته مخروطی تنها از روش المان جداگانه برای مدل کردن اثر تقویت کننده ها استفاده شده است. اثرات نیروهای کریولیس و گریز از مرکز که در اثر دوران پوسته به وجود می‌آید، در معادلات حاکم آورده شده است. برای بدست آوردن معادلات حرکت ابتدا تابع انرژی را بدست آورده و سپس با اعمال اصل همیلتون معادلات حرکت حاصل می‌شوند. همچنین توابع تغییر مکان برای شرایط مرزی دو سر تکیه گاه ساده به صورت مثلثاتی در نظر گرفته شده اند. به علت اینکه حل دقیق برای پوسته کامپوزیتی دوار با شرایط مرزی متفاوت (مانند:گیردار-گیردار یا گیردار-تکیه گاه ساده) وجود ندارد، از روش GDQ برای بررسی این نوع از شرایط مرزی بر روی پوسته استوانه‌ای استفاده شده است. روش مذکور، تکنیک عددی کارآمدی است که با استفاده از تعداد کم نقاط شبکه برای رسیدن به پاسخ قابل قبول می‌باشد. با استفاده از این روش، معادلات حرکت با مشتقات جزئی به طور تقریبی تبدیل به یک سری معادلات جبری خطی می‌شوند. لازم به ذکر است در این پایان نامه برای اولین بار به بررسی ارتعاشات پوسته های مخروطی تقویت شده دوار پرداخته شده است، همچنین تاکنون معادلات حرکت پوسته‌های مخروطی کامپوزیتی دوار از روش انرژی بدست نیامده است. معرفی پدیده سرعت بحرانی و بررسی اثرات بار محوری و فشار داخلی بر روی پوسته استوانه‌ای تقویت شده نیز از تازه‌های این پایان نامه می‌باشد. تاثیر پارامترهای مختلف نظیر هندسه پوسته و تعداد تقویت کننده ها، زاویه الیاف، جنس پوسته و چیدمان الیاف روی فرکانسهای طبیعی، سرعت بحرانی و بار کمانش پوسته استوانه‌ای تقویت شده مورد مطالعه قرار گرفته است. در بررسی صحت نتایج تحلیل برای پوسته استوانه ای با نتایج موجود در مقالات مقایسه ای انجام شده است، همچنین در بررسی صحت نتایج حاصل از تحلیل پوسته مخروطی، مقایسه نتایج با پوسته استوانه‌ای در شرایطی که زاویه راس مخروط صفر باشد انجام شده است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی