تحلیل ارتعاشات پوسته های استوانه ای مرکب چندلایه دوران کننده در سرعت بالا

سیدمصطفی احمدی نژاد

چکیده

چکیده در این پژوهش مشخصه‏های ارتعاشی پوسته‏های استوانه‏ای اورتوتروپیک لایه‏ای دوران کننده در سرعت بالا به عنوان یکی از الزامات طراحی چنین پوسته‏هایی بررسی شده‏است. تئوری‏های پوسته جدار ضخیم مرتبه اول برشی مورد بررسی قرار گرفته و بر مبنای آن و با اعمال فرضیات ساده کننده تئوری‏های پوسته جدار نازک لایه‏ای کلاسیک معرفی شده‏است. سپس معادلات حرکت پوسته دوار بر مبنای تئوری پوسته نازک لاو به صورت دستگاه معادلات با مشتقات جزیی سه گانه بدست آمده‏است. معادلات حرکت با در نظر گرفتن هندسه استوانه‏ای برای پوسته به روش انتشار امواج برای رسیدن به معادله مشخصه ارتعاشی حل شده‏اند. با توجه به قابلیت‏های روش ارایه شده اثر پارامترهای مختلف شامل شرایط مرزی مختلف، اعداد موج، سرعت دوران و نسبت‏های هندسی طول به شعاع و ضخامت به شعاع برای پوسته با جنس و لایه‏چینی دلخواه بر فرکانس‏های طبیعی پوسته بدست آمده‏است. سرعت بحرانی دوران پوسته برای یک مورد مطالعاتی محاسبه شده‏است. همچنین بر مبنای میدان جابجایی آزمایشی معرفی شده در مراحل حل شکل مودهای رونده پوسته در مودهای مختلف رسم شده‏است. برای عبور از محدودیت‏های روش تحلیلی از جمله امکان اعمال دقیق شرایط مرزی و هندسه دلخواه برای پوسته، روش المان محدود برای مدلسازی پوسته استوانه‏ای دوار به کار گرفته شده‏است. بر اساس بررسی‏های انجام شده و برای حفظ کارآیی المان برای پوسته‏ها جدار نازک، المان ترکیبی mitc9 انتخاب شده‏است. علاوه بر پیاده سازی و اعتبارسنجی ماتریس سختی این المان، ماتریس‏های جرم (متمرکز و سازگار)، میرایی ناشی از شتاب کوریولیس و نرمی ناشی شتاب‏های گریز از مرکز مورد نیاز برای مدلسازی پوسته دوار استخراج شده‏اند. برای رسیدن به فرکانس‏های طبیعی پسرو و پیشرو، پس از تهیه سایر قسمت‏های مورد نیاز کد المان محدود شامل مش‏بندی، سرهم کردن ماتریس‏ها برای رسیدن به ماتریس‏های عمومی و نیز اعمال شرایط مرزی، معادله مقادیر ویژه بدست‏آمده بر مبنای معادلات حرکت باید حل شود. پیاده‏سازی روش‏های حل معادله مقادیر ویژه ماتریس‏های بزرگ به دلیل محدودیت‏هایی که از نظر حجم مطالعات و زمان مورد نیاز داشته‏است و نیز خارج بودن موضوع از محدوده این تحقیق، به آینده موکول شده‏است.

اساتید راهنما و مشاور

پدرام صفرپور