33371

به روزرساني و تحليل ارتعاشي پوسته استوانه اي- استوانه اي فلنج شده با روش تجربي- نيمه‌تحليلي

دكتري

مهندسي مكانيك - كنترل، ديناميك و ارتعاشات

1399

1403/12/01

دكتر روح الله طالبي توتي

دكتر مصطفي طالبي توتي

مهندسي مكانيك

در اين رساله، ارتعاشات آزاد دو پوسته استوانه اي- استوانه اي فلنج شده در وضعيت چسبيدگي موردبررسي قرارگرفته است. اتصالات پيچي باعث ايجاد تغيير در سفتي و خواص ارتعاشي فلنج مي شود و ازاين رو فركانسهاي سيستم مونتاژ شده نسبت به يكپارچه فرض كردن فلنجها، دستخوش تغييرات چشمگيري مي-شوند. به همين دليل، ارائه راهكارهاي مناسب و به روزرساني مدل توسط نتايج تست مودال تجربي ميتواند كمك شگرفي به طراحي نمايد. در اين پژوهش، علاوه بر شبيه سازي اتصالات پيچي در نرم افزار اجزاي محدود، مدلهاي نيمه تحليلي بر اساس تئوري الاستيسته سه بعدي ارائه‌شده‌اند تا بتوان مدل‌سازي سازه را با جزئيات انجام داد. در مدل اول، بين هركدام از نقاط شبكه (معرفي شده در روش مربعات ديفرانسيلي تعميم يافته) موجود بر روي سطوح متناظر فلنجها، يك مجموعه از فنرهاي خطي فرضي شامل فنرهاي در راستاي طولي، محيطي و شعاعي قرار ميگيرند. در مدل دوم، بين دو سطح فلنج از يك لايه رابط مجازي كه داراي خواص مكانيكي يا به عبارتي مدول يانگ و ضريب پواسون متفاوت است، استفاده شده است. پس‌ازآنجام به روزرساني به كمك الگوريتم بهينه سازي ژنتيك، مشخص گرديد كه فركانس هاي سازه در مدلهاي مذكور همخواني بالايي با نتايج تست پوسته فلنج شده در وضعيت چسبيدگي دارند. لازم به ذكر است كه ساختارهاي مختلفي با بهره گيري از راهكاري مبتني بر تقسيم سازه اصلي به چند پوسته و سپس مونتاژ آنها با اعمال مستقيم پيوستگي جابجايي ها و تنش ها در اين رساله موردبررسي قرار گرفت كه مي توان به پوسته هاي پله دار، رينگ دار، سوراخ دار و همچنين پوسته هاي ساندويچي با هسته آگزتيكي اشاره نمود. ضمناً، مطالعه پوسته استوانه اي فلنج شده به ديسك هاي دوار نيز حاكي بر اين بود كه به كارگيري مدل فنرهاي فرضي در محل تماس اتصالات، نه تنها پاسخ گوي مسائل ارتعاشي سازه غير دوار است بلكه در سرعت هاي دوراني بالا نيز از كار آيي لازم برخوردار مي باشد

1404/02/22

Experimental and semi-analytical approaches for model updating and vibration analysis of flanged cylindrical-cylindrical shells

2/19/2026 12:00:00 AM

This dissertation investigates the vibration of flanged cylindrical-cylindrical shells at stick state. Bolted connections introduce alterations to the flange's stiffness and vibrational characteristics, resulting in significant variations in the frequencies of the assembled system compared to assuming a monolithic flange. Consequently, providing suitable solutions and updating the model using experimental modal test results can significantly aid in design. In this research, in addition to simulating bolted connections in finite element software, semi-analytical models based on 3D elasticity theory are presented to enable detailed structural modeling. In the first model, a set of artificial linear springs, including axial, circumferential, and radial springs, are placed between each pair of grid points (introduced in the generalized differential quadrature method) on the corresponding surfaces of the flanges. In the second model, a virtual connective layer with varying mechanical properties, namely Young's modulus and Poisson's ratio, is employed between the two flange surfaces. After model updating using a genetic algorithm, it was determined that the structural frequencies in the aforementioned models exhibit high agreement with the test results of the flanged shell under stick states. It is worth noting that various structures, utilizing a strategy based on dividing the main structure into multiple shells and then assembling them by directly applying displacement and stress continuity, were examined in this dissertation, including stepped, ringed, perforated, and sandwich shells with an auxetic core. Furthermore, the study of flanged cylindrical shells bolted to rotating disks indicated that employing the artificial spring model at the contact points of the connections not only addresses the vibrational problems of the non-rotating structure but also demonstrates sufficient efficiency at high rotational speeds.

پوسته هاي استوانه اي- استوانه اي فلنج شده , اتصالات پيچي , به روزرساني مدل , تئوري الاستيسيته سه بعدي , روش مربعات ديفرانسيلي تعميم يافته

Flanged Cylindrical-Cylindrical Shells , Bolted Joints , Model Updating , Three-Dimensional Elasticity Theory , Generalized Differential Quadratic Method

Ali Heidari Soureshjani

Roohollah Talebitooti