مجله مهندسی مکانیک

مجله مهندسی مکانیک

بررسی ارتعاشات آزاد تیر خمیده نازک کامپوزیتی - ساندویچی با لایه ‌گذاری متعامد با استفاده از تئوری لایه ‌ای

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان
1 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه زنجان، زنجان
2 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه زنجان، زنجان
3 دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه زنجان، زنجان
چکیده
چکیده: در این مقاله ارتعاشات آزاد تیر خمیده نازک کامپوزیتی-ساندویچی با لایه‌گذاری متعامد با استفاده از فرمولبندی تئوری لایه‌ای مورد تحلیل قرار گرفته ‌است. برای فرمولبندی مساله از تئوری لایه‌ای بر مبنای جابجایی استفاده شده ‌است. جنس رویه‌ها از کامپوزیت با لایه‌گذاری متعامد می‌باشد. ابتدا یک میدان جابجایی کاملا عمومی دوبعدی برای تیر فرض شده است و میدان کرنش تیرخمیده نازک بر اساس تئوری لایه‌ای به دست آمده است. سپس با استفاده از اصل همیلتون، معادلات حرکت حاکم و شرایط مرزی متناسب برای تیرخمیده ساندویچی در تئوری لایه‌ای به دست آمده است. در نهایت با استفاده از یک میدان جابجایی مناسب، معادلات حاکم بر مساله به یک مساله مقدار ویژه تبدیل شده است و فرکانس‌های طبیعی تیر خمیده کامپوزیتی ساندویچی با شرایط مرزی ساده استخراج شده است. در قسمت نتایج عددی ابتدا پیش‌بینی ‌تئوری برای فرکانس‌های طبیعی صحه‌گذاری شده است و سپس فرکانس‌های ارتعاشات آزاد تیر کامپوزیتی-ساندویچی با شرایط مرزی ساده برای مدهای مختلف از جمله مدهای ارتعاشی خمشی و مدهای در راستای ضخامت استخراج شده است و بررسی پارامتری روی فرکانس‌های طبیعی انجام شده است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] J. Guo, D. Shi, Q. Wang, F. Pang and Q. Liang, "A domain decomposition approach for static and dynamic analysis of composite laminated curved beam with general elastic restrains". Mechanics of Advanced Materials and Structures, vol. 26, no. 16, pp. 1390-1402,2019. doi: https://doi.org/10.1080/15376494.2018.1432810.
 
[2] S. Q. Ye, X.Y. Mao, H. Ding, J.C. Ji, and L. Q. Chen, "Nonlinear vibrations of a slightly curved beam with nonlinear boundary conditions". International Journal of Mechanical Sciences, vol. 168, no., pp. 105294,2020. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2019.105294.
 
[3] S. Khodabakhshpour-Bariki, R.-A. Jafari-Talookolaei, M. Attar, and A. Eyvazian, "Free vibration analysis of composite curved beams with stepped cross-section". Structures, vol. 33, no., pp. 4828-4842,2021. doi: https://doi.org/10.1016/j.istruc.2021.07.041.
 
[4] A. Ascione, and M. Gherlone, "Nonlinear static response analysis of sandwich beams using the Refined Zigzag Theory". Journal of Sandwich Structures & Materials, vol. 22, no. 7, pp. 2250-2286,2020. doi: https://doi.org/10.1177/1099636218795381.
 
[5] A. S. Sayyad, and P. V. Avhad, "A new higher order shear and normal deformation theory for the free vibration analysis of sandwich curved beams". Composite Structures, vol. 280, no., pp. 114948,2022. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2021.114948.
 
[6] Y. Q. Wang, H. L. Zhao, "Free vibration analysis of metal foam core sandwich beams on elastic foundation using Chebyshev collocation method". Archive of Applied Mechanics, vol. 89, no., pp. 2335-2349,2019. doi: https://doi.org/10.1007/s00419-019-01579-0.
 
[7] H. N. Thi, "On mechanical behavior of two-layer functionally graded sandwich curved beams resting on elastic foundations using an analytical solution and refined Timoshenko Beam Theory". Ain Shams Engineering Journal, vol. 13, no. 4, pp. 101647,2022. doi: https://doi.org/10.1016/j.asej.2021.11.016.
 
[8] O. Demir, D. Balkan, R. C. Peker, M. Metin, and A. Arikoglu, "Vibration analysis of curved composite sandwich beams with viscoelastic core by using differential quadrature method". Journal of Sandwich Structures & Materials, vol. 22, no. 3, pp. 743-770,2020. doi: https://doi.org/10.1177/1099636218767491.
 
[9] M. Arefi, and F. Najafitabar, "Buckling and free vibration analyses of a sandwich beam made of a soft core with FG-GNPs reinforced composite face-sheets using Ritz Method". Thin-Walled Structures, vol. 158, no., pp. 107200,2021. doi: https://doi.org/10.1016/j.tws.2020.107200.
 
[10] M. Avcar, L. Hadji, and R. Akan, "The influence of Winkler-Pasternak elastic foundations on the natural frequencies of imperfect functionally graded sandwich beams". Geomechanics and Engineering, vol. 31, no. 1, pp. 099,2022. doi: https://doi.org/10.12989/gae.2022.31.1.099.
 
[11] J. N. Reddy, "Mechanics of laminated composite plates and shells: theory and analysis", CRC press, 2003, ISBN:9780203502808, 0203502809.
 
[12] K. Liew, Z. Pan, and L. Zhang, "An overview of layerwise theories for composite laminates and structures: Development, numerical implementation and application". Composite Structures, vol. 216, no., pp. 240-259,2019. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2019.02.074.
 
[13] M. Y. Yasin, H. M. Khalid, and M. S. Beg, "Exact solution considering layerwise mechanics for laminated composite and sandwich curved beams of deep curvatures". Composite Structures, vol. 244, no., pp. 112258,2020. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.112258.
 
[14] M. Najafi, and I. Ahmadi, "Nonlocal layerwise theory for bending, buckling and vibration analysis of functionally graded nanobeams". Engineering with Computers, vol. 39, no. 4, pp. 2653-2675,2023. doi: https://doi.org/10.1007/s00366-022-01605-w.
 
[15] F. Tornabene, N. Fantuzzi, and M. Bacciocchi, "Foam core composite sandwich plates and shells with variable stiffness: Effect of the curvilinear fiber path on the modal response". Journal of Sandwich Structures & Materials, vol. 21, no. 1, pp. 320-365,2019. doi: https://doi.org/10.1177/1099636217693623.
 
[16] M. Qatu, "In-plane vibration of slightly curved laminated composite beams". Journal of Sound and Vibration, vol. 159, no. 2, pp. 327-338,1992. doi: https://doi.org/10.1016/0022-460X(92)90039-Z.
 
[17] M. S. Qatu, "Theories and analyses of thin and moderately thick laminated composite curved beams". International Journal of Solids and Structures, vol. 30, no. 20, pp. 2743-2756,1993. doi: https://doi.org/10.1016/0020-7683(93)90152-W.
دوره 33، شماره 2 - شماره پیاپی 155
خرداد و تیر 1403
صفحه 55-65

  • تاریخ دریافت 14 مهر 1402
  • تاریخ بازنگری 20 آذر 1402
  • تاریخ پذیرش 30 اردیبهشت 1403