بررسي پارامترهاي موثر در فركانس طبيعي ارتعاشات صفحه‌اي و خارج از صفحه‌اي تير كامپوزيتي چند لايه

Investigation of effective parameter on out-of-plane and in-plane bending natural frequency of laminated composite beam

امروزه استفاده از سازه‌هاي كامپوزيتي به علت نسبت استحكام به وزن بالا و خصوصيات مناسب ارتعاشاتي در بسياري از صنايع مخصوصا سازه‌هاي دريايي بيش از پيش مورد توجه قرار گرفته است. يكي از پايه‌اي ترين اجزاي تشكيل دهنده بسياري ساز‌ها مي تواند به صورت يك تير در نظر گرفته شود كه نقش مهمي در طراحي سازه‌اي دارد لذا بررسي تير كامپوزيتي لايه‌اي از لحاظ ارتعاشاتي يكي از مسائل پايه‌اي در توليدات صنعتي مي‌باشد. متفاوت بودن خصوصيات مكانيكي در جهات مختلف به طراح امكان ايجاد طرحه هاي مختلف و مناسب براي بارگذاري و شرايط مرزي خاص مي‌دهدتا از اثرات مخرب تشديد در سازه ها كه منجر به خرابي مي‌شود، ممانعت به عمل آيد. در مطالعه حال حاضر با استفاده از روشهاي تحليلي مانند تئوري تيموشنكو و اولر برنولي با كمك از تئوري كلاسيك ورق‌ها فركانس طبيعي ارتعاشات در صفحه x-y و x-z براي يك نمونه تير تقويت شده با الياف شيشه بدست مي‌آيد سپس با مدلسازي به روش اجزامحدود در نرم افزار انسيس ارزيابي از صحت نتايج اين روش انجام مي‌شود. مشاهده مي‌شود كه نتايج به يكديگر نزديك مي‌باشد. بعد از آن تاثير پارامترهايي مانند زاويه الياف و ابعاد تير در سه بعد روي ميزان فركانس ارتعاشات در هر دو صفحه مورد بررسي و مقايسه قرار مي‌گيرد. در انتها با لايه‌ چيني‌هاي مختلف چيدماني متناظر با بيشترين فركانس بدست آورده مي‌شود.

The Composites are used in industrial structural systems for decreasing weight and increasing specific stiffness and improvement of vibration characteristics. Beam analysis plays an important role in mechanical structural design, so that Finding free vibration characteristics of laminated composite beams (LCBs) is one of the bases for designing and modeling of industrial products. Anisotropy of these composites allows the designer to tailor the material in order to achieve the desired performance requirements to prevent of resonant that lead failure in structures. In this study the out of plane and in-plane vibration of Epoxy-glass laminated composite beam are investigated by Timoshenko and Euler Bernouli analytical theory. It should be noted that classical lamination theory is used to determine requirement bending stiffness. Then a finite element modeling are implemented in ANSYS and the validation of results are conducted. it is seen that the results are very close to each other. After that the effective parameter on natural frequency in x-y and x-z vibration plane such fiber angle and dimension of beam in three directions are discussed. Finally the special stacking sequence consistent with maximum natural frequency is obtained between several optional stacking.