تحليل ارتعاشي پوسته استوانه اي FML بهينه شده بر اساس معيار ماكزيمم فركانس طبيعي تحت شرايط مرزي مختلف

Vibration analysis of FML cylindrical shell optimized according to maximum natural frequency under various boundary conditions

در اين مقاله ساختار پوسته‌هاي استوانه‌اي چند لايه فلز و كامپوزيت كه به اختصار به آنها FML گفته مي‌شود با هدف دستيابي به بيشترين فركانس طبيعي مورد بهينه‌سازي قرار گرفته‌اند. به اين منظور ترتيب چينش لايه‌هاي فلز و كامپوزيت نسبت به يكديگر و همچنين زواياي قرار‌گيري لايه‌هاي كامپوزيتي پوسته استوانه‌اي FML مرتبا تغيير كرده و براي هر حالت فركانس طبيعي پوسته استخراج ‌گرديده و در نهايت ساختاري از پوسته كه منجر به بيشترين فركانس طبيعي گرديده به عنوان ساختار بهينه پوسته هيبريدي تعيين گرديده است. به منظور استخراج معادلات حاكم از اصل هميلتون و روش انرژي و براي مدلسازي جابجايي‌هاي پوسته از تئوري برشي مرتبه اول استفاده شده است. براي تعيين پاسخ ارتعاشات آزاد ، با استفاده از سري‌هاي فوريه مساله مورد نظر تبديل به يك مساله مقادير ويژه گرديده و مورد تحليل قرار گرفته است. يكي از مهمترين نوآوري‌هاي اين پژوهش ايجاد يك برنامه كامپيوتري جامع به منظور بهينه‌سازي پوسته‌هاي هيبريدي مي‌باشد. به اين منظور برنامه‌اي در محيط نرم‌افزار متلب نوشته شده و با لينك آن با نرم‌افزار المان محدودي آباكوس پوسته‌هاي FML با ساختارهاي متفاوت مورد بهينه‌‌سازي قرار گرفته‌اند. برنامه نوشته شده امكان تحليل و بهينه نمودن پوسته‌هاي FML با هر تعداد لايه‌هاي فلز و كامپوزيت، هر نوع زاويه قرارگيري الياف و تحت هر نوع شرايط مرزي را دارا مي‌باشد. نتايج مورد نظر در اين مقاله براي شرايط مرزي دوسرلولا و دو سرگيردار و تركيب‌هاي مختلف از زواياي 0، 30، 60 و 90 درجه براي لايه‌هاي كامپوزيتي استخراج گرديده است.

In this paper optimized the arrangement of the fiber metal laminate for cylindrical shells to achieve the maximum natural frequencies. In order to maximize the FML shell natural frequencies the sequence of the composite –metal layers and fiber orientation are changed frequently and for each case, the sample natural frequency is calculated. Finally FML shell with maximum natural frequencies is found. Hamilton‘s principle and energy method is used to define the equation of motion and First order shear deformation theory (FSDT) is utilized for vibration analysis in the shell’s equilibrium equation .In order to solve free vibration problem the double Fourier series is used to obtained the eigenvalue problem. For this purpose, through a MATLAB program linked to the finite element software of ABAQUS .different shells with various layer sequence and fiber orientation are created and studied from optimization aspect. This comprehensive program is able to analyses the FML shells with various arrangements of composite –metal layers, fiber orientation and boundary condition. The simplysimply and clampclamp boundary conditions are applied on edges. The applicable fiber orientations are 0,30,60,90 degrees.