تحليل ارتعاشات آزاد پوسته هاي استوانه‌اي كامپوزيتي مشبك دوار

Free vibration analysis of rotating grid stiffened composite cylindrical shells

پوسته هاي استوانه اي دوار داراي كاربردهاي صنعتي نظير سانتريفيوژها وتوربين ها و خشك كن‌ها و شفت هاي دوار وموتورها و ورتور و.... مي باشند بنابراين بررسي ارتعاشي آنها ضروري به نظر مي‌رسد. پو سته‌ ‌هاي استوانه‌اي مشبك كامپوزيتي به عنوان يكي از پركاربردترين نمونه سازه‌هاي مشبك، بخاطر دارا بودن فوايدي همچون استحكام ويژه بالا، سبكي و خواص مقاومت به خوردگي، امروزه بطور وسيعي در صنايع هواپيماسازي، صنايع موشكي و دريايي مورد استفاده قرار مي‌گيرند در اين تحقيق ارتعاشات آزاد استوانه كامپوزيتي مشبك دوار با تكيه گاه‌هاي مختلف با استفاده از بسط سري فوريه ارائه مي‌شود. از روش تحليلي- تقريبي معادل سازي براي معادل كردن سفتي تقويت كننده‌ها استفاده گرديد.تقويت كننده ها به صورت تير در نظر گرفته شدندكه قادر به تحمل نيروهاي برشي و ممان خمشي نسبت به بارمحوري وارده مي‌باشد. معادلات مربوط به آناليز ارتعاشي برمبناي تئوري ساندرز استخراج مي‌شود و با استفاده بسط سري‌ فوريه تبديل استوكس فركانس ارتعاشات پوسته استوانه‌اي تعيين مي‌شود.اثر تغيير پارامترهاي هندسي و تغيير در زاويه بين تقويت كننده ها و همچنين نيروي محوري مورد روي فركانس ارتعاشات بررسي قرارگرفت نتايج حاضر جديد بوده و مي‌تواند به عنوان مبنايي براي مطالعات آتي مورد استفاده قرار گيرد.

Rotating cylindrical shells are applied in different industrial applications, such as gas turbine engines, electric motors, rotary kilns and rotor systems. So, it is of great interest to conduct some researches to improve the understanding of vibrational characteristics of rotating cylindrical shells. Grid stiffened laminated composite cylindrical shells are used as components of aerospace, marine industries and civil engineering structures. In this research free vibration of rotating grid stiffened composite cylindrical shell with various boundary conditions using the Fourier series expansion method is presented. Smeared method is employed to superimpose the stiffness contribution of the stiffeners with those of shell in order to obtain the equivalent stiffness parameters of the whole structure. The stiffeners are considered as a beam and support shear loads and bending moments in addition to the axial loads. Strain displacement relations from Sanders's shell theory are employed in the analysis. Using the Fourier series expansion and Stokes’ transformation, frequency determinant of laminated cylindrical shells is derived. The effects of shell geometrical parameters and changes in the cross stiffeners angle and axial loading on the natural frequencies are investigated. Results given are novel and can be used as a benchmark for further studies.