17414

17414

تحليل رفتار آكوستيكي استوانه چندلايه كامپوزيتي با در نظر گرفتن تئوري تغيير شكل برشي مرتبه بالا TSDTZ

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا - طراحي سازه‌هاي هوايي

اسفندماه 1395

دكتر روح‌الله طالبي توتي

مكانيك

چكيده در پژوهش حاضر به تحليل و بررسي ارتعاشات آكوستيك يك پوسته استوانه¬اي جدارضخيم كامپوزيتي چندلايه با طول بي¬نهايت، پرداخته مي¬شود. به¬منظور مطالعه افت انتقال صوت در پوسته¬هاي استوانه¬اي ضخيم تاكنون از تئوري¬هاي مختلفي استفاده شده¬است كه در اين ميان تئوري تغيير شكل‌هاي برشي مرتبه سوم و سه¬بعدي الاستيسيته داراي اهميت بيشتري هستند. تئوري سه¬بعدي الاستيسيته دقيق-ترين و كامل¬ترين تئوري است؛ اما داراي پيچيدگي¬ها و محاسبات فراوان و دشواري است؛ از طرف¬ديگر براي يك پوسته جدارضخيم، به¬ويژه در فركانس¬هاي بالا با استفاده از تئوري تغيير شكل‌هاي برشي مرتبه سوم نتايجي بدست¬مي¬آيد كه با نتايج حاصل از تئوري سه¬بعدي الاستيسيته داراي اختلاف است كه حاكي از ضعف تئوري مذكور است؛ درنتيجه در پژوهش حاضر تئوري TSDTZ مورد استفاده قرار گرفته-است كه ارتقا يافته¬ي تئوري مرتبه سوم برشي است و با در نظر گرفتن فرضيات جديد، به تئوري سه-بعدي الاستيسيته نزديك¬تر است لذا به اين تئوري شبه سه¬بعدي هم اطلاق مي¬شود. اين روش نواقص تئوري مرتبه سوم برشي در تحليل پوسته¬هاي جدار¬ضخيم را تا حد زيادي برطرف كرده و نتايج را بهبود مي¬بخشد. همچنين نسبت به تئوري سه¬بعدي الاستيسيته نيز ساده¬تر است. در اين روش جابه‌جايي‌ها تا مرتبه ¬سوم ضخامت¬ پوسته، توسعه داده مي¬شود و از¬آنجا¬كه با ضخيم¬تر شدن پوسته ديگر نمي¬توان از كرنش¬ها در راستاي ضخامت صرف¬نظر كرد و آن¬ها را صفر در نظر گرفت، تئوري حاضر اين نقص تئوري مرتبه سوم را رفع كرده است. در اين مطالعه، ابتدا روابط تنش¬ها و كرنش‌ها محاسبه مي¬شود سپس معادلات حركت با استفاده از اصل هميلتون بدست مي¬آيد؛ از طرف ديگر معادلات مربوط به شرايط مرزي پوسته استوانه¬اي ارائه مي¬شود. درنهايت حلي تحليلي با استفاده از حل هم‌زمان معادلات حركت و شرايط مرزي، حاصل مي¬شود و معادلات انتقال امواج صوت براي سيستم موردمطالعه، ارائه مي¬گردد. واژه‌هاي كليدي: افت انتقال صوت، پوسته‌هاي استوانه¬اي جدارضخيم، مواد كامپوزيتي چندلايه، ارتقا يافته¬ي تئوري مرتبه سوم برشي (TSDTZ)، تئوري شبه سه¬بعدي.

1396/03/19

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: The present formulation applies Third-order Shear Deformation Theory by Zannon (TSDTZ) extended of Third-order Shear Deformation Theory (TSDT) to acoustic analysis across the laminated composite thick cylindrical shell. As it is obvious, there are many theories to determine the Sound Transmission Loss (STL) of the thick cylindrical shell including 3D elasticity theory as well as TSDT. It should be noted that although 3D elasticity theory presents the accurate results in comparison with other theories but it includes the long and complicated process for analyzing the current problem. Therefore, in this situation, particularly for thick cylindrical shell, TSDTZ are brought forward to improve the behavior of STL particularly at high frequencies where the effects of shear and rotation are appeared stronger. As another consequence, although TSDT ignore the strains in the thickness direction but the employed theories by considering this terms is able to demonstrate more accurate result when the shell is going to thicker. To fulfill this end, firstly the stress-strain relation based on TSDTZ are investigated by expressing the displacements filed up to three order of thickness coordinate Like Third-order Shear Deformation Theory (TSDT) considering some extra assumptions. Secondly, to designate the equations of motion of the laminated composite shell, Hamilton’s principle is employed. Besides, in order to predict the STL through the shell considering the present formulation (TSDTZ), the shell is excited by an oblique plane sound wave. In other words, vibroacoustic analysis is performed based on combining the shell equations of motions as well as the acoustics equations. Keywords: Sound transmission loss (STL), Third-order Shear Deformation Theory by Zannon, laminated composite thick cylindrical shell, Hamilton’s principle