حليل سه بعدي ارتعاشات و سرعت بحراني پوسته هاي استوانه اي كامپوزيتي با تقويت كننده هاي متعامد تحت بار محوري و فشار

Three-dimensional vibration analysis and critical speed of rotating orthogonally stiffened laminated cylindrical shells under axial load and pressure

درمقاله حاضر، ارتعاشات آزاد پوستههاي استوانهاي كامپوزيتي دوار، با تقويتكنندههاي متعامد تحتبار محوري يكنواخت و فشار، با تيوري سه-بعدي لايه اي مورد مطالعه قرار گرفته است. تقويتكنندهها با فواصل مساوي از يكديگر قرار گرفتهاند و داراي هندسه و جنس يكساني ميباشند. اتصال تقويتكنندهه ابرسطح خارجي پوسته بوده و به قصد مدلسازي رياضي تقويتكنندهها از روش المان جداگانه استفاده شده است. معادلات حركت بانگرش انرژي و براساس اصل هميلتون حاصل ميگردند. دراستخراج معادلات حركت از تيوري سه بعدي الاستيسيته استفاده شده و اثرات نيروي كريوليس، شتاب جانب به مركز وكشش حلقوي اوليه در نظر گرفته شده است. با استفاده از تيوري سه بعدي لايهاي، برروي معادلات حركت و شرايط مرزي در راستاي ضخامت جداسازي صورت گرفته است. شرايط مرزي پوسته در دو سر تكيه‎گاه ساده در نظر گرفته شده است. نتايج حاصل از روش حاضر با نتايج ساير محققان و نتايج تحليل عددي مقايسه وتطابق مناسبي مشاهده شده است. درنهايت تاثير هندسه و نوع تقويتكنندهها، سرعت دوراني و مقدار نيروي محوري و فشارداخلي بر فركانس طبيعي پوسته استوانهاي تقويتشده مورد مطالعه قرار گرفته است.

In this paper, an approximate solution using layer-wise theory for the vibration analysis of rotating laminated cylindrical shells with ring and stringer stiffeners under axial load and pressure is presented. The cylindrical shells are stiffened with uniform interval and it is assumed that the stiffeners have the same material and geometric properties and cylindrical shell reinforced by outer stiffeners while stiffeners are treated as discrete elements. The equations of motion are derived by the Hamilton’s principle. In deriving the governing equations three-dimensional elasticity theory are used and the study includes the effects of the Coriolis and centrifugal accelerations and the initial hoop tension.The layer-wise theory is used to discretize the equations of motion and the related boundary conditions through the thickness of the shells. The edges of the shell are restrained by simply supported boundary conditions. The presented results are compared with those available in the literature and also with the FE resultsand excellent agreement is observed. Finally, the results obtained include the relationship between frequency characteristics of stiffened cylindrical shell and different geometry of stiffeners, stiffener type, rotating velocities, amplitude of pressure and amplitude of axial load.