تحلیل ارتعاشات آزاد پوسته استوانه‌ای fml طراحی شده بر اساس زوایای بهینه فیبرهای تقویت کننده

یکی از معایب پوسته‌های کامپوزیتی این است که تحت بارهای دینامیکی دچار تغییر شکل‌های بزرگ می‌گردند و این امر منجر به کاهش محسوس استحکام این پوسته‌ها می‌گردد. یکی از راه‌های کاهش این اثرات منفی استفاده از پوسته‌های کامپوزیتی فلز و الیاف است که به اختصار fml نامیده می‌شوند. برای کاهش هر چه بیشتر تاثیر منفی بارهای دینامیکی بر استحکام پوسته‌های fml، در این پژوهش زوایای بهینه قرارگیری فیبرهای تقویت‌کننده لایه‌های کامپوزیتی پوسته‌های fml با هدف دستیابی به بیشترین استحکام ممکن برای پوسته، مشخص گردیده‌اند. به این منظور در ابتدا پوسته تحت بار استاتیکی عرضی قرار گرفته و با استفاده از نرم‌افزار آباکوس، تحلیل تنش برای تمامی وضعیت‌های زوایای قرارگیری فیبرها انجام گرفته و با استخراج تنش‌های ایجاد شده در تمامی لایه‌ها و استفاده از نرم‌افزار متلب زاویه قرارگیری بهینه فیبرهای تقویت‌کننده که منجر به بیشترین استحکام ممکن برای پوسته مورد بررسی گردیده‌اند بر اساس معیار شکست تنش ماکزیمم مشخص شده‌ است. سپس به منظور تعیین کارایی و صحت طراحی انجام شده، تحلیل ارتعاشات آزاد ساختارهای طراحی شده انجام گرفته است. نتایج نشان می‌دهد قرارگیری فیبرهای تقویتکننده با زوایای بهینه منجر به افزایش قابل ملاحظه‌ای در سختی پوسته‌های fml می‌گردند. جهت استخراج معادلات حاکم از روش انرژی و تئوری مرتبه بالا و برای اجراء فرایند بهینه‌سازی از روش شمارش کامل که منجر به جواب دقیق برای مساله می‌گردد استفاده شده است.

Free vibration analysis of designed FML circular cylindrical shell based on optimum fiber orientation

The big deformation of composite structures under dynamic loads is one of the most disadvantages of these structures that cause to loss of stiffness of them. The using of fiber metal laminated shell that named FML in abbreviation is one of the ways to decrease the adverse effect of dynamic load. In this study the optimum fiber orientation of composite layers of the FML circular cylindrical shells are determined to more decrease the adverse effect of dynamic loads. For this purpose the fiber orientation of composite layers of the FML circular cylindrical shells are changed frequently and each cases being subjected to axial compressive load and with use of ABAQUS program the tension of all composite layers are calculated for all cases. Then with use of MATLAB program the fiber orientation that cause to maximum stiffness based on maximum tension fracture criterion is selected. The free vibration analysis is used for determination the accuracy and performance of design process. The results of free vibration analyses show that determination of the optimum fiber orientation cause to improvement of the FML shell natural frequency. Energy method and high order shear deformation theory is used to define the equation of motion. Full Calculus method is used for optimization in order to apply the exact result.