تحليل ارتعاش آزاد پوسته استوانه‌اي ترك‌دار به روش عددي و آزمايشگاهي

ساختار پوسته هاي استوانه‌اي در معرض انواع مختلفي از نقص‌ها و آسيب‌هاي مانند ترك‌ ها هستند كه ممكن است ايمني ساختاري آنها را از بين ببرد. اثرات ترك در طراحي سازه پوسته استوانه‌اي به دليل تاًثير‌گذاري بر خصوصيات ارتعاشي و ايمني، قابل‌توجه هستند. در مقاله حاضر تحليل ارتعاشات آزاد پوسته استوانه‌اي ترك‌دار با روش عددي (المان محدود) و آزمايشگاهي بررسي شده است. جهت بررسي رفتار ارتعاشي، در روش آزمايشگاهي از آناليز مودال و در روش عددي از نرم‌افزارهاي تجاري المان محدود آباكوس[i]، استفاده شده است. به‌منظور صحت‌سنجي نتايج، با ايجاد ترك در مدل آزمايشگاهي، فركانس‌هاي پوسته استوانه‌اي ترك‌دار به‌دست آمده و با نتايج عددي مقايسه مي‌گردند. در ادامه اثر پارامترهاي مختلف نظير طول ترك، زاويه ترك، عمق ترك، محل ترك، ضخامت پوسته، طول پوسته تحت شرايط مرزي دو سر آزاد بر روي فركانس‌هاي ارتعاشي بررسي شده است. براي تعيين ميزان تاًثيرگذاري هر يك از پارامترها بر روي فركانس‌هاي ارتعاشي، طراحي آزموني با استفاده از RSM-CCD[ii] انجام شده است. نتايج به‌دست آمده نشان مي‌دهد كه با افزايش 67 درصدي نسبت طول ترك به قطر، فركانس طبيعي به مقدار 32.7 درصد كاهش مي‌يابد و همچنين با كاهش 50 درصدي زاويه ترك، فركانس به مقدار 24.5 درصد كاهش مي‌يابد. در نتيجه فركانس طبيعي ايجادشده توسط ترك در تعداد مشخصي از حالت‌ها، بسته به محل ترك تغيير مي‌كند.