بررسی تجربی و عددی پارامترهای موثر بر رفتار ارتعاشی پوسته های ساده و مشبک استوانه ای کامپوزیتی

با توجه به کاربرد فراوان پوسته های ساده و مشبک کامپوزیتی در صنایع مختلف بررسی رفتار ارتعاشی آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این پژوهش، اثر پارامترهای مختلف بر ارتعاشات این پوسته ها به صورت تجربی و عددی مطالعه شده است. برای انجام آنالیز مودال نمونه ها به روش رشته پیچی الیاف ساخته شده است. خواص مکانیکی الیاف و زمینه و نیز درصد حجمی الیاف به کار رفته در پوسته و ریب طبق تست های استاندارد تعیین شده و نهایتاً خواص مکانیکی هر یک از اجزا به کمک روابط میکرومکانیک محاسبه شده است. از این خواص برای مدل‌سازی دقیق مسئله در نرم‌افزار المان محدود abaqus استفاده شده است. نتایج به دست آمده از مدل عددی به کمک نتایج تست تجربی اعتبارسنجی شده است. در نهایت با استفاده از این مدل اثر پارامترهای موثر بر ارتعاشات پوسته های کامپوزیتی مطالعه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که افزودن تقویت کننده الزاماً فرکانس طبیعی پوسته را افزایش نمی دهد. از نقطه نظر ارتعاشاتی، شبکه بندی محیطی، کاگوم و مثلثی شرایط نسبتاً مشابهی دارند که با توجه به سهولت ساخت رینگ های محیطی، این نوع شبکه بندی بر سایرین ارجحیت دارد.

Experimental and numerical investigation of the effective parameters on vibrational behavior of unstiffened and stiffened composite cylindrical shells

Due to the widespread use of unstiffened and stiffened composite shells in different industries, investigating their vibrational behavior has great importance. In this paper, the effects of different parameters on the vibration of these shells are studied using experimental and numerical analysis. Specimens used for modal analysis are fabricated by filament winding machine. The mechanical properties of fibers and resin matrix are determined based on the standard tests as the fiber volume fraction in the shell and the stiffeners. Finally, the mechanical properties are calculated using micromechanical relations. These properties are used for finite element modeling by ABAQUS package. FE results are validated in comparison with empirical tests. Finally, the effects of different parameters on the vibrational behavior of composite shells are studied using this FE model. The results show that using the stiffeners does not necessarily increase the natural frequencies of the shell. From the vibrational point of view, the results of the stiffened shell with circumferential rings, kagome grid, and triangle grid are similar. So, considering the manufacturing procedure, stiffening the shell with circumferential rings is preferred.