| تعداد نشریات | 38 |
| تعداد شمارهها | 1,408 |
| تعداد مقالات | 10,088 |
| تعداد مشاهده مقاله | 11,909,048 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 6,961,204 |
بررسی عددی تاثیرانحناهای سهموی عرضی بر رفتار دینامیکی پوسته سهموی فلزی تقویت شده با تقویت کننده های طولی در تماس با سیال | ||
| مکانیک هوافضا | ||
| مقاله 3، دوره 21، شماره 3 - شماره پیاپی 81، مهر 1404، صفحه 25-46 اصل مقاله (6.01 M) | ||
| نوع مقاله: گرایش دینامیک، ارتعاشات و کنترل | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.47176/MAJ.2025.1480 | ||
| نویسندگان | ||
| امیرحسین علوی نیا* 1؛ محمود سالاری2 | ||
| 1دانشجوی دکتری، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران | ||
| 2استاد، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران، ایران | ||
| تاریخ دریافت: 21 فروردین 1404، تاریخ بازنگری: 25 مرداد 1404، تاریخ پذیرش: 27 شهریور 1404 | ||
| چکیده | ||
| با توجه کاربردهای فراوان پوستههای تقویت شده در صنایع کشتیسازی، شناسائی رفتار دینامیکی سازه بدنه شناور نیازمند درکی صحیح از محیط عملکرد واقعی این سازهها است. در این میان نقش دو عامل اندرکنش سیال - سازه و نیز پارامترهای تأثیرگذار بر هندسه بدنه از سایر عوامل برجستهتر است. در پژوهش حاضر، تحلیل مودال پوستههای سهموی تقویت شده فلزی با رویکرد تاثیرانحناهای سهموی عرضی پوسته بر فرکانس طبیعی نخست آن در سناریوهای مختلف تماس سیال با پوسته به کمک نرمافزار المان محدود آباکوس بررسی گردیده است. جهت اعتبارسنجی روش عددی، اثر سطح خیس شده پوستههای استوانهای در تماس با آب بر فرکانسهای ارتعاشی در عمقهای مختلف غوطهوری مورد ارزیابی قرار گرفت. با ارزیابی 80 مود ارتعاشی استخراجی پوسته در 4 ضخامت مختلف آن، مشخص گردید که در یک انحنای خاص (C/b=0.1)، شاهد تشکیل یک پیک یا قله فرکانسی هستیم که مکان این پیک، مستقل از تغییرات ضخامت پوسته و نیز ارتفاعات مختلف تماس آب با آن بوده و وابسته به هندسه پوسته (شکل و انحنا) است. مقدار پیک فرکانسی با افزایش ضخامت پوسته افزایش مییابد. این روند در حالت بدون تماس آب با پوسته (a0)، در ضخامتهای 5 تا 20 میلی متر به ترتیب 28.916، 41.383، 44.481 و 47.923 هرتز قابل مشاهده است. | ||
| کلیدواژهها | ||
| فرکانس طبیعی؛ پوسته سهموی تقویت شده؛ تقویت کننده عرضی؛ ارتعاشات آزاد؛ روش عددی المان محدود؛ اندر کنش سیال و سازه | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Numerical Investigation of Transverse Parabolic Curvature Effects on the Dynamic Behavior of Fluid-Coupled Stiffened Metallic Shells | ||
| نویسندگان [English] | ||
| amir hossein alavinia1؛ mahmoud salari2 | ||
| 1PhD student, Imam Hossein University , Tehran, Iran | ||
| 2Professor, Imam Hossein University , Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| The extensive applications of stiffened shells in shipbuilding necessitate a thorough understanding of the dynamic behavior of vessel hull structures within their actual operational environments. Among various factors, fluid-structure interaction and parameters influencing hull geometry are particularly significant. This study investigates the modal analysis of stiffened metallic parabolic shells, employing the finite element software ABAQUS. The primary focus is on the impact of transverse parabolic curvatures on the shell's fundamental natural frequency under different fluid-shell interaction scenarios. To validate the numerical method, the effect of wetted surface area on the vibrational frequencies of cylindrical shells in contact with water was assessed at various immersion depths. Evaluation of 80 extracted vibrational modes across four shell thicknesses revealed a distinct frequency peak at a specific curvature (C/b = 0.1). Notably, the location of this peak remained independent of changes in shell thickness and water contact height, being solely dependent on shell geometry (shape and curvature). The peak frequency value increased with increasing shell thickness. In the absence of water contact (a0), this trend was observed at thicknesses of 5 to 20 mm, with peak frequencies of 28.916, 41.383, 44.481, and 47.923 Hz, respectively. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Natural Frequency, Reinforced parabolic shell, Transverse reinforcement, Free vibrations, Finite element numerical method, Fluid and structure interaction (FSI) | ||
| مراجع | ||
|
[1.] Ai S-m, Sun L-p. Fluid-structure coupled analysis of underwater cylindrical shells. Journal of Marine Science and Application. 2008;7:77-81. [2.] Zhou X. Vibration and stability of ring-stiffened thin-walled cylindrical shells conveying fluid. Acta Mechanica Solida Sinica. 2012;25(2):168-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.0894-9166.2012.02.006 [3.] Ghodsbin Jahromi A, Hatami H. Numerical Behavior Study of Expanded Metal Tube Absorbers and Effect of Cross Section Size and Multi-Layer under Low Axial Velocity Impact Loading. Amirkabir Journal of Mechanical Engineering. 2018;49(4):685-96. https://doi.org/10.22060/mej.2016.727 [4.] Hatami H, Fathollahi AB. Theoretical and Numerical Study and Comparison of the Inertia Effects on the Collapse Behavior of Expanded metal tube Absorber with Single and Double Cell under Impact Loading. Amirkabir Journal of Mechanical Engineering. 2018;50(5):999-1014. https://doi.org/10.22060/mej.2017.12016.5242 [5.] Bochkarev S, Lekomtsev S, Senin A. Analysis of the Spatial Vibrations of Coaxial Cylindrical Shells Partially Filled with a Fluid. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2019;60:1249-63. http://dx.doi.org/10.1134/S0021894419070046 [6.] Hatami H, Hosseini M. Elastic-Plastic Analysis of Bending Moment – Axial Force Interaction in Metallic Beam of T-Section. Journal of Applied and Computational Mechanics. 2019;5(1):162-73. https://doi.org/10.22055/jacm.2018.25857.1298 [7.] Mat Daud NI, Viswanathan KK, Aziz Z, Kandasamy P. Free vibration of layered cylindrical shells filled with fluid. Applied Mathematics and Mechanics. 2016;37. http://dx.doi.org/10.1007/s10483-016-2089-6 [8.] Chehreghani M, Danesh Pazhooh M, Shakeri M. Vibration analysis of a fluid conveying sandwich cylindrical shell with a soft core. Composite Structures. 2019;230:111470. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2019.111470 [9.] Baghlani A, Khayat M, Dehghan SM. Free vibration analysis of FGM cylindrical shells surrounded by Pasternak elastic foundation in thermal environment considering fluid-structure interaction. Applied Mathematical Modelling. 2020;78:550-75. http://dx.doi.org/10.1016/j.apacoust.2019.04.012 [10.] Eslaminejad A, Ziejewski M, Karami G. An experimental–numerical modal analysis for the study of shell-fluid interactions in a clamped hemispherical shell. Applied Acoustics. 2019;152:110-7. https://doi.org/10.1016/j.apacoust.2019.03.029 [11.] Mousavizadeh SA, Hosseini M, Hatami H, Kamalvand M. Investigation of the effect of transverse reinforcements on flat and curved steel sheets under free fall impact. Aerospace Mechanics.59-39:(4)16;2020
https://dor.isc.ac/dor/dor:20.1001.1.26455323.1399.16.4.4.4 [12.] Balasubramanian P, Ferrari G, Amabili M. Nonlinear vibrations of a fluid-filled, soft circular shell: experiments and system identification. Nonlinear Dynamics. 2020;102:1-10. https://link.springer.com/article/10.1007/s11071-020-06007-5 [13.] Zheng S, Yu Y, Qiu M, Wang L, Tan D. A modal analysis of vibration response of a cracked fluid-filled cylindrical shell. Applied Mathematical Modelling. 2021;91:934-58. http://dx.doi.org/10.1016/j.apm.2020.09.040 [14.] Mousavizadeh SA, Hosseini M, hatami h. Experimental Studies on Energy Absorption of Curved Steel Sheets under Impact Loading and the Effect of Pendentive on the Deformation of Samples. Journal of Modeling in Engineering. 2021;18(63):27-40. https://doi.org/10.22075/jme.2020.18501.1765 [15.] Wang D, Bai C, Zhang H. Nonlinear vibrations of fluid-conveying FG cylindrical shells with piezoelectric actuator layer and subjected to external and piezoelectric parametric excitations. Composite Structures. 2020;248:112437. http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.112437 [16.] Hatami H, Dalvand A, Chegeni A. Experimental investigation of impact loading effects on rectangular flat panels of fiber self-compacting cementations composite with expanded steel sheet. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2020;42. http://dx.doi.org/10.1007/s40430-020-02395-2 [17.] Jinpeng S, He W, Zhang K, Zhang Q, Qu Y. Vibration analysis of functionally graded porous cylindrical shells filled with dense fluid using an energy method. Applied Mathematical Modelling. 2022;108. http://dx.doi.org/10.1016/j.apm.2022.03.028 [18.] Li D, Lu D, Zhu Y, Liu Y, Zhang C, Duan D. Study on fluid-structure interaction characteristics for coaxial cylindrical shells with liquid in the annular gap. Annals of Nuclear Energy. 2023;182:109622. http://dx.doi.org/10.1016/j.anucene.2022.109622 [19.] Wu J-h, Liu R-j, Duan Y, Sun Y-d. Free and forced vibration of fluid-filled laminated cylindrical shell under hydrostatic pressure. International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2023;202:104925. DOI :10.1016/j.ijpvp.2023.104925. [20.] Zhao T, Ye T, Chen Y, Jin G, Liu Z. Vibroacoustic analysis of submerged fluid-filled cylindrical shell. International Journal of Mechanical Sciences. 2024;275:109330. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2024.109330 [21.] Liu J, Zhang W-Q, Ye W-B, Gan L, Qin L, Zang Q-S, et al. Forced vibration of liquid-filled composite laminated shell container considering fluid-structure interaction by the scaled boundary finite element method. Physics of Fluids. 2024;36(8):087148. https://doi.org/10.1063/5.0221695 [22.] M. J. Dimensions and Structural Analysis of Marine Vessels. New York: Marine Engineering Press; 2021. [23.] R. W. Ship Measurements: Length, Breadth, and Depth. Publications O, editor2020. [24.]Institute MR. Guidelines for Measuring Ship Dimensions. Rotterdam; 2019. [25.]Chen YaX, S. Behavior of T-shaped Stiffeners under Bending. Journal of Structural Engineering. 2015. [26.]Zhang JaW, H. Flexural Strength Improvement of Composite Plates with Stiffeners. Composite Structures. 2016. [27.]Kumar RaG, A. Weight Reduction Techniques in Stiffened Panels. Engineering Structures. 2018.
[28.] Lee SaP, J. Fatigue and Durability of Stiffened Plates. International Journal of Fatigue. 2019. [29.] Smith PaB, T. Numerical Simulation of Stiffened Panels Using Finite Element Method. Finite Elements in Analysis and Design. 2020. [30.]A.B. Design considerations for ship reinforcement. Journal of Marine Engineering. 2021;12(4):45-60. [31.] Navy US. Arleigh Burke Class Guided Missile Destroyers: U.S. Navy; 2020. [32.]Najafi M, Mahjoub Moghaddas S, Mortazavi S, Salari M. Investigation of the effect of the wetted surface of cylindrical shells on vibration frequencies at different immersion depths, both theoretically and experimentally. 2022;11(6): Mechanics of Structures and Structures.109-97 https://doi.org/10.22044/jsfm.2021.10228.3285 | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 145 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 20 |
||