تحلیل پایداری دینامیکی پوسته‌های استوانه‌ای مشبک کامپوزیتی تحت بارهای هارمونیک با استفاده از نظریه دانل

در سازه‌های هوافضایی به‌دلیل نوسانات منابع تحریک‌کننده مانند نیروی پیشران موتور، امکان بروز پدیده ناپایداری دینامیکی که پدیده‌ای مخرب است، وجود دارد. لذا در این مقاله پایداری دینامیکی پوسته‌های استوانه‌ای کامپوزیتی چندلایه که با تقویت‌کننده مشبک ایزوگرید مقاوم شده است تحت بارگذاری ترکیبی نیروهای استاتیکی و متناوب با استفاده از نظریه دانل برای پوسته‌های جدار نازک مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از روش سفتی معادل، سفتی سازه‌های مشبک کامپوزیتی نیز به روش آغشته‌سازی از تقویت‌کننده‌ها محاسبه شده است. بسط یک مد نرمال برای معادلات حرکت منجر به سیستم معادلات متیو-هیل می‌گردد. از روش بولتین برای تعیین نواحی ناپایداری برای حل معادلات متیو-هیل شده است. تاثیر مولفه های تقویت‌کننده‌های مشبک ایزوگرید از قبیل زاویه ریب‌ها، فاصله ریب‌های محیطی و حلقوی، سطح مقطع ریب‌ها و همچنین تاثیر نسبت‌های طول پوسته استوانه‌ای به شعاع و ضخامت به شعاع مورد آزمایش و مقایسه قرار گرفته است. اعتبارسنجی نتایج فرکانس طبیعی و پایداری دینامیکی با مقایسه با نرم‌افزار آباکوس و همچنین مقالات دیگر محققان صورت پذیرفته است. نتایج نشان می‌دهد که با کاهش زاویه ریب‌های مارپیچ، در پوسته‌های استوانه‌ای مشبک کامپوزیتی فرکانس اصلی ناپایداری افزایش و وسعت ناحیه ناپایداری کاهش می‌یابد.

A Dynamic Stability Analysis of Composite GridStiffened Cylindrical Shells under Harmonic Loads Using the Donnelly Theory

In aerospace structures, due to the fluctuations of excitation sources such as the engine propulsion, there is a possibility of dynamic instability, which is a destructive phenomenon. In this paper, the dynamic stability of composite gridstiffened cylindrical shells under a combinational loading of static and fluctuating forces has been investigated using the Dunnelly theory for thinwalled shells. Using the equivalent stiffness method, the stiffness of composite grid structures has also been calculated by the method of reinforcements impregnation. The development of a normal mode for motion equations leads to the system of MatthewHill equations. The Boltin method is used to determine the instability regions to solve the MatthewHill equations. The effect of isogrid mesh reinforcement parameters such as the rib angle, circumferential and annular rib spacing and the rib cross section as well as the effect of cylindrical shell length to radius and thickness to radius ratios have been tested and compared. The validation of the natural frequency and dynamic stability results has been done by comparison with Abaqus software and other researchers’ articles. The results show that by decreasing the angle of the helical ribs, in the shells of composite grid cylinders, the main instability frequency increases and the amplitude of the instability region decreases.