تحليل ديناميكي پوسته ساندويچي با تقويت‌كننده‌هاي متعامد با استفاده از تئوري مرتبه بالا

Dynamic analysis of cylindrical sandwich shell with orthogonal stiffeners using high-order theory

در اين مقاله ارتعاشات آزاد و اجباري پوسته استوانه‌اي ساندويچي مركب با تقويت‌كننده‌هاي متعامد با استفاده از تئوري مرتبه بالا مورد تحليل قرار گرفته است. سازه ساندويچي مذكور از دو رويه كامپوزيتي ارتوتروپيك و يك هسته انعطاف‌پذير از جنس فوم و تقويت‌كننده‌هاي طولي و محيطي تشكيل شده است. رويه‌ها و هسته كاملاً به يكديگر چسبيده مي‌باشند و جابجايي نسبي بين آن‌ها در محل اتصال وجود ندارد. جهت تحليل اين پوسته تحت شرايط مرزي دو سر ساده، جابجايي رويه‌ها بر مبناي تئوري مرتبه سوم كانت و در هسته از مدل دوم فروستيگ استفاده شده است. از روش ريلي‌ ريتز جهت حل ارتعاشات آزاد و روش مود‌هاي فرض شده جهت تحليل ارتعاشات اجباري استفاده شده است. در بخش ارتعاشات اجباري بارگذاري سينوسي به صورت يكنواخت و شعاعي بر پوسته اعمال مي‌گردد. شبيه‌سازي ارتعاشات پوسته ساندويچي تقويت‌شده با نرم‌افزار آباكوس انجام شده است. در نهايت اثر پارامترهاي مختلف از جمله نسبت طول به شعاع، نسبت ضخامت به شعاع، ضخامت هسته به ضخامت كل، ساختار و جنس رويه‌ها و هسته بر پاسخ ارتعاشي سازه مورد بررسي قرار گرفته است. صحه‌گذاري نتايج ارتعاشات آزاد و اجباري به‌دست‌آمده از تحليل حاضر با نتايج ديگر مراجع و نرم‌افزار آباكوس مقايسه گرديد.

In this paper, free and forced vibrations of a cylindrical sandwich shell with orthogonal stiffeners using high-order theory were analyzed. The sandwich structure is consists of two orthotropic composite face sheets and a flexible foam core and longitudinal and environmental stiffeners. The face sheets and core are perfectly glued together and there is no relative displacement between them at the interfaces. To analyze this shell under simply supported boundary conditions, the face sheets’ displacements are based on Kant's third-order theory and in the core, the second Frostig’s model is used. The Rayleigh-Ritz method to solve free vibration and the assumed modes method to analyze forced vibration were used. In the forced vibrations section, sinusoidal loading is applied uniformly and radially to the shell. The vibrations of the stiffened sandwich shell are simulated with Abaqus software. Finally, the effect of various parameters as length to radius ratio, thickness to radius ratio, core thickness to total thickness, structure and material of face sheets and core on the vibration response of the structure has been investigated. To validate, the results of free and forced vibrations obtained from the present analysis were compared with the results of other references and Abaqus software.