تحلیل ارتعاش آزاد پوسته استوانه ای ترک دار به روش عددی و آزمایشگاهی

ساختار پوسته های استوانه ای در معرض انواع مختلفی از نقص ها و آسیب های مانند ترک ها هستند که ممکن است ایمنی ساختاری آنها را از بین ببرد. اثرات ترک در طراحی سازه پوسته استوانه ای به دلیل تاثیر گذاری بر خصوصیات ارتعاشی و ایمنی، قابل توجه هستند. در مقاله حاضر تحلیل ارتعاشات آزاد پوسته استوانه ای ترک دار با روش عددی (المان محدود) و آزمایشگاهی بررسی شده است. جهت بررسی رفتار ارتعاشی، در روش آزمایشگاهی از آنالیز مودال و در روش عددی از نرم افزارهای تجاری المان محدود آباکوس[i]، استفاده شده است. به منظور صحت سنجی نتایج، با ایجاد ترک در مدل آزمایشگاهی، فرکانس های پوسته استوانه ای ترک دار به دست آمده و با نتایج عددی مقایسه می گردند. در ادامه اثر پارامترهای مختلف نظیر طول ترک، زاویه ترک، عمق ترک، محل ترک، ضخامت پوسته، طول پوسته تحت شرایط مرزی دو سر آزاد بر روی فرکانس های ارتعاشی بررسی شده است. برای تعیین میزان تاثیرگذاری هر یک از پارامترها بر روی فرکانس های ارتعاشی، طراحی آزمونی با استفاده از RSM-CCD[ii] انجام شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش 67 درصدی نسبت طول ترک به قطر، فرکانس طبیعی به مقدار 7/32 درصد کاهش می یابد و همچنین با کاهش 50 درصدی زاویه ترک، فرکانس به مقدار 5/24 درصد کاهش می یابد. در نتیجه فرکانس طبیعی ایجادشده توسط ترک در تعداد مشخصی از حالت ها، بسته به محل ترک تغییر می کند.