Исследование вибрации сэндвич-конической оболочки с насыщенной сердцевиной ПБР

Jun 04, 2023

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 4950 (2022) Цитировать эту статью

861 Доступов

4 цитаты

Подробности о метриках

Данная статья предназначена для анализа свободных колебаний многослойной усеченно-конической оболочки с насыщенным функционально-градиентным пористым (ФГП) ядром и двумя одинаковыми однородными изотропными гранями. Механическое поведение насыщенного FGP предполагается на основе теории Био, оболочка моделируется с помощью теории сдвиговой деформации первого порядка (FSDT), а основные уравнения и граничные условия выводятся с использованием принципа Гамильтона. Изучены три различные картины распределения пористости, включая одну гомогенную равномерную картину распределения и две неоднородные симметричные. Параметры пористости в указанных схемах распределения регламентированы таким образом, чтобы они были одинаковыми в массе оболочки. Уравнения движения решаются точно в окружном направлении с помощью собственных синусоидальных и косинусоидальных функций, а численное решение обеспечивается в меридиональном направлении с использованием метода дифференциальных квадратур (DQM). Утверждена точность модели и исследовано влияние нескольких параметров, таких как окружное волновое число, толщина ядра ПБР, параметр пористости, характер распределения пористости, сжимаемость поровой жидкости и граничные условия, на собственные частоты оболочки. . Показано, что наиболее высокие собственные частоты обычно достигаются, когда более крупные поры расположены близко к срединной поверхности оболочки и в каждой моде колебаний существует особое значение параметра пористости, которое приводит к самым низким собственным частотам. Установлено, что в большинстве случаев собственные частоты уменьшаются за счет увеличения толщины активной зоны ПБР. Кроме того, при уменьшении сжимаемости поровой жидкости можно наблюдать небольшой рост собственных частот.

В связи с многочисленным использованием конических оболочек в различных технических приложениях, таких как аэрокосмическая и машиностроительная промышленность, мощные авиационные реактивные двигатели, высокоскоростные центробежные сепараторы и газовые турбины, было представлено значительное количество исследований по механическому анализу такие структуры в последнее время. Софиев1 исследовал стабильность и анализ свободных колебаний гетерогенных композитных усеченно-конических оболочек, армированных углеродными нанотрубками (УНТ), подвергнутых осевой нагрузке. Он исследовал влияние процентного содержания УНТ и неоднородности на устойчивость и характеристики свободных колебаний оболочки. Характеристики свободных колебаний вращающихся полимерных усеченно-конических оболочек, обогащенных графеновыми нанопластинками (НЧЗ), были исследованы Афшари2. Им было показано, что на последовательность колебательных мод может влиять изменение полувершинного угла. Zarei et al.3 исследовали свободную вибрацию конических оболочек, подкрепленных коническими ребрами жесткости, используя аналитические и численные методы и экспериментальные испытания. Они изучили влияние геометрических характеристик оболочки на собственные частоты такой конструкции. Юсефи и др.4,5 исследовали вынужденное и свободное колебательное поведение трехфазных УНТ/полимер/волокно усеченных конических панелей и оболочек. Ими было обнаружено, что большая длина и большие углы охвата и полувершины приводят к меньшим собственным частотам. Для завершения этих работ они наняли оптимизацию роя частиц, чтобы найти наилучшие значения массовых долей УНТ и волокон и ориентации волокон, чтобы минимизировать стоимость и максимизировать основную частоту трехфазного ламинированного усеченного конуса УНТ/полимер/волокно. панели6. Арис и Ахмади7 исследовали анализ нелинейного резонанса усеченных конических оболочек ФГМ (функционально-градиентных материалов), подвергнутых внешнему гармоническому возбуждению и тепловой нагрузке. Они исследовали влияние геометрических характеристик оболочки и температуры на нелинейные колебательные характеристики оболочки. Афшари и Амирабади 8 исследовали исследование свободной вибрации вращающейся усеченной конической оболочки, армированной УНТ, путем включения агломерации УНТ. Ими было показано, что изменение скорости вращения может изменить последовательность колебательных мод. Исследование вибрации комбинированных конически-ребристых цилиндрическо-конических оболочечных конструкций было исследовано Чжаном и др.9. Они подтвердили точность своей работы, сравнив свои результаты с соответствующими результатами, полученными с помощью метода конечных элементов (МКЭ) и экспериментальных испытаний. Фарес и др.10 использовали послойную формулировку и проанализировали свободную вибрацию многослойных усеченных конических оболочек, армированных УНТ. Проверили зависимость собственных частот от деформаций растяжения по толщине. Для различных граничных условий собственные частоты усеченных конических оболочек из пористой металлической пены были описаны Ли и др.11. Они исследовали влияние параметра пористости и структуры дисперсии пор на собственные частоты оболочки. Используя метод FEM, Сингха и др.12 проанализировали свободную вибрацию вращающихся предварительно скрученных сэндвич-конических оболочек с гомогенным сердечником и лицевыми листами, армированными графеном FG, в термической среде. Они изучили влияние структуры распределения графена на собственные частоты. Адаб и др.13,14 исследовали свободное колебательное поведение невращающихся и вращающихся сэндвич-усеченно-конических микрооболочек с сердцевиной из FGP и лицевыми пластинами, армированными GNP. Ими было показано, что наиболее высокие собственные частоты могут быть достигнуты, когда большие поры расположены близко к средней поверхности микрооболочки. Насутиону и др.15 удалось найти полуаналитическое решение проблемы сверхзвукового флаттера трехфазных ламинированных конических-конических оболочек из трехфазного полимера/ВНЧ/волокна. Они пришли к выводу, что на аэроупругую устойчивость и режим флаттера таких конструкций могут легко влиять углы полувершины и длины сегментов оболочки.