تحلیل ارتعاشی پوسته استوانه ای fml بهینه شده بر اساس معیار ماکزیمم فرکانس طبیعی تحت شرایط مرزی مختلف

در این مقاله ساختار پوسته‌های استوانه‌ای چند لایه فلز و کامپوزیت که به اختصار به آنها fml گفته می‌شود با هدف دستیابی به بیشترین فرکانس طبیعی مورد بهینه‌سازی قرار گرفته‌اند. به این منظور ترتیب چینش لایه‌های فلز و کامپوزیت نسبت به یکدیگر و همچنین زوایای قرار‌گیری لایه‌های کامپوزیتی پوسته استوانه‌ای fml مرتبا تغییر کرده و برای هر حالت فرکانس طبیعی پوسته استخراج ‌گردیده و در نهایت ساختاری از پوسته که منجر به بیشترین فرکانس طبیعی گردیده به عنوان ساختار بهینه پوسته هیبریدی تعیین گردیده است. به منظور استخراج معادلات حاکم از اصل همیلتون و روش انرژی و برای مدلسازی جابجایی‌های پوسته از تئوری برشی مرتبه اول استفاده شده است. برای تعیین پاسخ ارتعاشات آزاد ، با استفاده از سری‌های فوریه مساله مورد نظر تبدیل به یک مساله مقادیر ویژه گردیده و مورد تحلیل قرار گرفته است. یکی از مهمترین نوآوری‌های این پژوهش ایجاد یک برنامه کامپیوتری جامع به منظور بهینه‌سازی پوسته‌های هیبریدی می‌باشد. به این منظور برنامه‌ای در محیط نرم‌افزار متلب نوشته شده و با لینک آن با نرم‌افزار المان محدودی آباکوس پوسته‌های fml با ساختارهای متفاوت مورد بهینه‌‌سازی قرار گرفته‌اند. برنامه نوشته شده امکان تحلیل و بهینه نمودن پوسته‌های fml با هر تعداد لایه‌های فلز و کامپوزیت، هر نوع زاویه قرارگیری الیاف و تحت هر نوع شرایط مرزی را دارا می‌باشد. نتایج مورد نظر در این مقاله برای شرایط مرزی دوسرلولا و دو سرگیردار و ترکیب‌های مختلف از زوایای 0، 30، 60 و 90 درجه برای لایه‌های کامپوزیتی استخراج گردیده است.

Vibration analysis of FML cylindrical shell optimized according to maximum natural frequency under various boundary conditions

In this paper optimized the arrangement of the fiber metal laminate for cylindrical shells to achieve the maximum natural frequencies. In order to maximize the FML shell natural frequencies the sequence of the composite –metal layers and fiber orientation are changed frequently and for each case, the sample natural frequency is calculated. Finally FML shell with maximum natural frequencies is found. Hamilton‘s principle and energy method is used to define the equation of motion and First order shear deformation theory (FSDT) is utilized for vibration analysis in the shell’s equilibrium equation .In order to solve free vibration problem the double Fourier series is used to obtained the eigenvalue problem. For this purpose, through a MATLAB program linked to the finite element software of ABAQUS .different shells with various layer sequence and fiber orientation are created and studied from optimization aspect. This comprehensive program is able to analyses the FML shells with various arrangements of composite –metal layers, fiber orientation and boundary condition. The simplysimply and clampclamp boundary conditions are applied on edges. The applicable fiber orientations are 0,30,60,90 degrees.