بررسی اثر وجود گشودگی بر رفتار ارتعاشی ورق های ایزوتروپ و کامپوزیتی

ورق‌های نازک یکی از پرکاربردترین سازه های مکانیکی است که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. با توجه به نسبت مقاومت به وزن بالا و دیگر ویژگی های منحصر به فرد مواد کامپوزیتی، و گسترش روزافزون کاربرد آنها، انواع تحلیل‌های ورق‌های کامپوزیتی یکی از مسائلی است که مورد توجه محققین مختلف قرار گرفته است؛ که بحث پایداری و ارتعاشات این آنها یکی از مباحث مهم و اساسی است. از سوی دیگر ایجاد گشودگی در سازه‌های مختلف به دلایلی نظیر ایجاد تهویه هوای مناسب، کاهش وزن سازه‌ها، ایجاد دسترسی به قسمت‌های داخلی و یا اتصال سایر بخش‌های سازه، اجتاب‌نا‌پذیر است. وجود این گشودگی‌ها مسلماً بر رفتار ارتعاشی سازه تاثیرگذار بوده و باید در طراحی به آنها توجه نمود. در پژوهش حاضر اثر وجود گشودگی مستطیلی مرکزی بر ارتعاشات آزاد ورق ایزوتروپ و کامپوزیتی به کمک نرم‌افزار المان محدود آباکوس بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که وجود چنین گشودگی‌هایی شکل اولین مود فرکانسی را تغییر نمی‌دهد؛ هرچند بر شکل مود ارتعاشی مودهای بالاتر موثر است. ضمن اینکه رفتار کلی ورق ایزوتروپ و کامپوزیتی مشابه است و در واقع جنس ورق تاثیر بر اثرگذاری گشودگی ندارد. به طور کلی وجود گشودگی فرکانس طبیعی ورق را ابتدا با شیب تندی افزایش می‌دهد و رفته رفته این روند افزایش کاهش یافته و به روندی ثابت یا نزولی با شیب بسیار ملایم تبدیل می‌شود. البته این روند برای ورق مربعی و مستطیلی تفاوت‌های جزئی دارد. علاوه بر این در ورق مربعی، ورق دارای گشودگی مربعی همواره بیشترین فرکانس طبیعی را نسبت به ورق‌ با گشودگی‌های هم مساحت مستطیلی دارد. ضمن اینکه با افزایش ابعاد گشودگی مربعی، فرکانس طبیعی همواره افزایش می‌یابد. اما در ورق مستطیلی چنین روندی برای گشودگی مستطیلی‌ای رخ می‌دهد که نسبت ابعادی آن با نسبت ابعادی ورق یکسان باشد.