Dergiler / Politeknik Dergisi / 2020 / Cilt: 23 - Sayı: 1
Eksenel Basıncın Dik-katmanlı ve Orta Kalınlıkta Silindirlerin Serbest Titreşim Frekanslarına Etkisi
- Dergi
- Politeknik Dergisi
- Sayfa
- 45–52
- DOI
- —
Özet
Bu çalışmada, eksenel basınç altındaki dik-katmanlı kompozit silindirlerin serbest titreşim davranışları dönel atalet ve kalınlık/yarıçap oranını içeren birinci mertebeden uygun bir kayma deformasyonlu kabuk teorisine dayanan yarı-analitik bir sonlu eleman kullanılarak araştırılmıştır. Öncelikle, eksenel simetrik kabuk sonlu elemanının doğrulanması için bir çalışma yapılmış ve basıncın bulunmadığı haller için geliştirilmiş sonlu eleman ile elde edilmiş titreşim frekanslarının literatürde bulunan neticeler ile çok iyi uyum içinde olduğu görülmüştür. Aynı eleman ilk katman göçme analizi için de doğrulanmış ve kayma deformasyonlu bir eğri kabuk elemanı ile ile elde edilen ilk katman göçme yükleri ile iyi uyum gözlenmiştir. Daha sonra, çeşitli sınır şartlarına sahip ve burkulma ve ilk katman göçme yüklerinden düşük olacak şekilde farklı düzeylerde eksenel basınca maruz kompozit silindirler için serbest titreşim analizleri yapılmıştır. Göz önünde bulundurulan silindirik yapıların temel titreşim frekanslarında karşı gelen burkulma yüklerinin % 60 ila 80 nispetinde eksenel yük değerleri için hızla azaldığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, bazı nispeten kalın silindirlerde ilk-katman göçme yükünün burkulma yükünden az olduğu da belirlenmiştir.
Abstract
In this study, the free vibration behavior of axially compressed cross-ply laminated composite cylinders is investigated using asemi-analytical shell finite element based on a consistent first order shear deformable shell theory, which includes the influencesof rotatory inertia and thickness coordinate/radius ratio. First, a verification study is conducted to validate the axisymmetric shellfinite element used in this study and, for the non-compressed cases, the free vibration frequencies obtained using the finite elementdeveloped are found out to be in excellent agreement with the published results found in the literature. The same element is alsovalidated for first-ply failure analysis and good agreement is observed with the first-ply failure loads obtained using a sheardeformable and curved shell element. Then, numerical results for free vibration analyses are presented for axially compressedcomposite cylinders having different boundary conditions and for which the level of axial compression is kept below thecorresponding linear buckling and first ply failure loads. It is observed that, the fundamental free vibration frequencies decreasesharply for axial load levels higher than about 60~80% of the buckling loads of the cylindrical structures considered. It is alsodetermined that the first-ply failure load is lower than the buckling load for some of the thicker cylinders.