تحلیل اثر هندسی شبکه بر پاسخ مودال سازة استوانه ای مشبک کامپوزیتی به‌روش تجربی و عددی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری / دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

2 عضو هیات علمی / دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

در این مقاله، اثر هندسة شبکه بر پاسخ آنالیز مودال در سازة استوانه­ای مشبک کامپوزیتی مطالعه شده است. سازة استوانه­ای مورد مطالعه دارای دو نوع شبکة شش‌ضلعی و مثلثی است که از کامپوزیت کربن / اپوکسی ساخته شده ­است. برای رسیدن به سازه­ای با دقت ابعادی بالا، سازه با استفاده از نوعی قالب منعطف بسیار دقیق به‌روش رشته‌پیچی ساخته شده و پس از پایان فرایند پیچش و تثبیت پیکرة کلی آن، در داخل کوره پخت شده ­است. در ادامه رفتار ارتعاشی سازه با انجام آنالیز مودال تجربی به‌منظور تعیین فرکانس‌های طبیعی و شکل مودهای مختلف آن در شرایط تکیه­گاهی آزاد - آزاد مورد تحلیل قرار گرفته است. همچنین با استفاده از روش المان محدود رفتار ارتعاشی سازه برای شرایط تکیه‌گاهی فوق بررسی و نتایج آن با نتایج آنالیز مودال تجربی مقایسه شده است. نتایج تحلیل‌های فوق نشان می­دهند سازه با شبکة مثلثی در شرایط تکیه­گاهی مختلف فرکانس‌های طبیعی بالاتری نسبت به سازه با شبکة شش‌ضلعی دارد. در ادامه، اثر انواع دیگر شرایط تکیه­گاهی (گیردار - آزاد و گیردار - گیردار) نیز به‌روش المان محدود بر ارتعاشات آزاد سازه و تأثیر آنها بر فرکانس­های طبیعی و شکل مودها مطالعه شده است. مقایسة نتایج تحلیل عددی و آنالیز مودال تجربی، گویای هماهنگی و نزدیک‌بودن مقادیر نتایج حاصل از آنها و همچنین تصدیقی بر کارآمد بودن روش تحلیل المان محدود به‌کار رفته در این پژوهش می­باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental and numerical investigations of lattice geometry on the modal response of cylindrical composite lattice structures

نویسندگان [English]

  • Mohammad Reza Zamani 1
  • Seyed Mohammad Reza Khalili 2
چکیده [English]

In this study, the effect of lattice geometry on the modal response of cylindrical carbon/epoxy lattice structures have been investigated both experimentally and numerically. Two structural geometries of triangular and hexagonal were chosen. Accurate flexible molds were used to manufacture the carbon/epoxy composite samples using polar-winding process. Experimental and numerical investigation of the vibration response of the manufactured samples were analyzed in order to determine the natural frequency and modal response for both triangular and hexagonal lattice structures for simply supported beam conditions. The results obtained from the Numerical model shows a good agreement with experimental results. after validating the numerical model, other supporting conditions like simply-fixed & fully fixed support was investigated Numerically.  Results show that the triangular structure lattice has higher natural frequency than hexagonal structure for all different support conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • lattice composite cylinder
  • modal analysis
  • Free vibration
  • FEM
[1] J. Jiang, M. Olson, Vibration analysis of orthogonally stiffened cylindrical shells using super finite elements, Journal of sound and vibration, vol. 173, 1994, pp. 73-83.
[2] D. Chakravorty, J. Bandyopadhyay, P. Sinha, Free vibration analysis of point-supported laminated composite doubly curved shells-A finite element approach, Computers & structures, vol. 54, 1995, pp. 191-198.
[3] D. Chakravorty, J. Bandyopadhyay, P. Sinha, Finite element free vibration analysis of doubly curved laminated composite shells, Journal of Sound and Vibration, vol. 191, 1996, pp. 491-504.
[4] H. Lakshminarayana, K. Dwarakanath, Free vibration characteristics of cylindrical shells made of composite materials, Journal of sound and vibration, vol. 154, 1992, pp. 431-439.
[5] M. Hemmatnezhad, G. Rahimi, R. Ansari, On the free vibrations of grid-stiffened composite cylindrical shells, Acta Mechanica, vol. 225, 2014, pp. 609-623.
[6] D. Egle, J. Sewall, An analysis of free vibration of orthogonally stiffened cylindrical shells with stiffeners treated as discrete elements, AIAA Journal, vol. 6, 1968, pp. 518-526.
[7] A. Jafari, M. Bagheri, Free Vibration of Rotating Ring Stiffened Cylindrical Shells with Non-Uniform Stiffener Distribution, J Sound Vib, vol. 296, 2006, pp. 353-376.
[8] V. V Vasiliev, A. F. Razin, Anisogrid composite lattice structures for spacecraft and aircraft applications, Composite Structure, vol. 76, no. 1, 2006, pp. 182–189.
[9] M. Yazdani, G. H. Rahimi, The effects of helical ribs’ number and grid types on the buckling of thin-walled GFRP-stiffened shells under axial loading, J. Reinf. Plast. Compos, vol. 29, no. 17, 2010, pp. 2568–2575.
[10] S. M. Huybrechts, et al., Manufacturing theory for advanced grid stiffened structures. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, vol. 33, 2002, pp. 155-161.