تحلیل ارتعاشات اجباری پوسته‌های استوانه‌ای کامپوزیتی هیبریدی تقویت شده با الیاف حافظه‌دار در محیط گرمایی

به‌دلیل گرمایش آیرودینامیکی، دمای پوسته‌ی هواپیما و موشک به مقدار قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌یابد که باعث کاهش عملکرد پرواز در اثر ارتعاشات اجباری می‌شود. آلیاژهای حافظه‌دار به‌علت ویژگی‌های ترمومکانیکی از جمله تولید نیرو و بازیابی کرنش‌های بزرگ با اعمال گرما، می‌توانند جهت رفع این مشکل مورد استفاده قرار گیرند. در این پژوهش، پاسخ ارتعاشات اجباری پوسته‌های استوانه‌ای کامپوزیتی تقویت شده با الیاف حافظه‌دار نایتینول بررسی شده است. تغییرات تنش بازیابی و مدول یانگ با دما در الیاف حافظه‌دار با استفاده از مدل برینسون محاسبه شده است. معادلات حرکت بر اساس نظریه کلاسیک پوسته با استفاده از روابط کرنش-جابجایی غیرخطی هندسی ون-کارمن با تقریب اول لاو به کمک اصل همیلتون استخراج شده است. برای حل معادلات از روش مربعات تفاضلی تعمیم‌یافته در جهت طول استفاده شده است. اثر پیش کرنش و کسر حجمی الیاف حافظه‌دار بر پاسخ ارتعاشات اجباری پوسته‌های استوانه‌ای کامپوزیتی تقویت شده با الیاف حافظه‌دار تحت تاثیر تغییرات دما برای شرایط مرزی مختلف بررسی شده است. نتایج عددی نشان می‌دهد، استفاده مناسب از الیاف حافظه‌دار دارای پیش کرنش باعث افزایش فرکانس تشدید و کاهش دامنه ارتعاشات اجباری می‌شود.

forced vibration analysis of hybrid laminated composite cylindrical shells reinforced with shape memory alloy fibers in thermal environment

due to aerodynamic heating, temperature of aircrafts and rockets skin increases significantly, leading to reduced flight performancedue to forced vibration. shape memory alloys (smas) can be used to solve this problem due to their thermo-mechanical properties such as generating force and recovering large strains when exposed to heat. in this study, response of forced vibration in compositecylindrical shells reinforced with nitinol sma fibers is investigated. variation in recovery stress and young's modulus withtemperature in sma fibers is modeled using the brinson's constitutive model. equations of motion are derived based on the classicalshell theory using the von kármán nonlinear geometric strain-displacement relations with the love's first approximation, applyinghamilton's principle. the governing equations are solved using the generalized differential quadrature method in the longitudinaldirection. the effect of pre-strain and volume fraction of sma fibers on the response of forced vibration in composite cylindricalshells reinforced with sma fibers are investigated under varying temperatures and different boundary conditions. numerical resultsindicate that appropriate use of pre-strained sma fibers leads to an increase in the resonant frequency and a reduction in theamplitude of forced vibration.