23281

تحليل ارتعاشات و سرعت بحراني پوسته مخروطي دوار كامپوزيتي تقويت‌شده با نانولوله¬هاي كربني در محيط با دماي بالا

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا

96-99

1399/04/18

دكتر روح الله طالبي توتي

دكتر مصطفي طالبي توتي

مكانيك

در اين پايان¬نامه، تحليل ارتعاشات و سرعت بحراني پوسته‌هاي مخروطي دوار كامپوزيتي تقويت‌شده با نانولوله¬هاي كربني در محيط حرارتي بر اساس نظريه كلاسيك و تغيير شكل برشي مرتبه اول پوسته‌ها مورد بررسي قرار مي‌گيرد. در استخراج معادلات حركت نيروهاي گريز از مركز و كوريوليس و همچنين كشش حلقوي اوليه به دليل دوران پوسته لحاظ شده است. خواص مواد وابسته به دما هستند و نانولوله‌هاي كربني به‌صورت تابعي مدرج يا يكنواخت در كل ضخامت پوسته توزيع شده‌اند. معادلات حركت پوسته مخروطي دوراني در محيط حرارتي در دو مرحله انجام مي‌گيرد. در مرحله نخست، پوسته بدون دوران در محيط حرارتي در نظر گرفته مي‌شود و با استفاده از مفهوم جابجايي مجازي و قضيه گرين-گاوس و با در نظر گرفتن تئوري‌هاي كلاسيك و تغيير شكل برشي مرتبه اول، معادلات تعادل و همچنين شرايط مرزي مربوطه به‌دست‌آمده است. در اين شرايط، بارهاي حرارتي، حالت بارگذاري اوليه هستند كه باعث ايجاد تنش‌هاي اوليه محوري و محيطي بر روي پوسته مي‌شوند. از آنجا كه پوسته در حالت اول در حالت تعادل استاتيكي قرار دارد، مي‌توان آن را به‌عنوان يك مرجع براي ارتعاشات پوسته دوراني در نظر گرفت. در مرحله دوم، پوسته حول محور خود دوران مي‌كند و رفتار ارتعاشي مطالعه مي‌شود. سپس از روش جداسازي متغيرها كه در جهت محوري توابع ناشناخته است و در جهت محيطي سري فوريه است، براي تبديل معادلات ديفرانسيل جزئي به معادلات ديفرانسيل معمولي استفاده‌شده است. روش موجك هار به‌عنوان يك ابزار عددي كارآمد و دقيق اتخاذ شده است تا معادلات ديفرانسيل معمولي را به معادلات جبري تبديل كند. با استفاده از اين روش، فركانس‌هاي پوسته مخروطي تقويت‌شده با نانولوله‌هاي كربني با تعداد كمي از نقاط مجموعه بندي بدست مي‌آيد. ثابت¬هايي كه در معادلات ظاهر مي‌شوند با استفاده از شرايط مرزي بدست مي‌آيند. همگرايي و دقت روش پيشنهادي با مطالعات موجود در ادبيات مقايسه مي‌شود و سازگاري خوبي بين آن‌ها مشاهده مي‌شود. همچنين، تأثير پارامترهاي هندسي بر ارتعاشات و سرعت بحراني پوسته‌هاي مخروطي در شرايط مرزي مختلف بررسي‌شده است.

1399/12/10

Vibration analysis and critical speed of rotating conical shells reinforced with Carbon nanotubes in thermal environment by means of the Haar wavelet method

7/8/2020 12:00:00 AM

The vibration analysis and critical velocity of rotating conical shells subjected to thermal environment is investigated based on the first order shear deformation theory (FSDT) of shells. The formulation includes the centrifugal and Coriolis forces due to rotation of the shell. The material properties are temperature dependent and the carbon nanotubes are functionally graded and uniformly throughout the shell thickness. To derive the governing relations for rotating conical shells in thermal environment, a two-step approach is assumed. First, a stationary conical shell exposed to temperature change is considered. Using the concept of virtual displacement and the Green-Gauss theorem and considering first-order shear deformation theory, equilibrium equations as well as related boundary conditions have been obtained. During this condition, thermal loads are the initial loading state that cause initial axial and circumferential stresses on the shell. At second state, the shell is rotated about its axis and the vibrational behavior is studied. Since the shell is in static equilibrium in the first state, it can be taken as a reference state for the additional vibration. The Haar wavelet method as an efficient and accurate numerical tool is adopted to discretize the thermoelastic equilibrium equations and the equations of motion. the extracted equations converted into ordinary differential equations. the variable separation method is used, which is unknown functions in the axial direction and is Fourier series in the circumferential direction. By using this method, the frequencies of conical shell reinforced by carbon nanotubes are obtained with only a few numbers of the collocation points. The constants appearing in the extracted equations can be obtained by considering boundary conditions. The convergence and accuracy of the proposed method are compared with those available in the literature and good compatibility is observed between them. Also, the influence of the geometrical parameters on the vibration and critical velocity of conical shells under different boundary conditions is investigated.

پوسته مخروطي , موجك هار , سرعت دوراني , دما , تئوري تغيير شكل برشي مرتبه اول , فركانس طبيعي

Conical shell , Haar wavelet , Rotating speed , Temperature , First order shear deformation theory , Natural Frequency