شبیه سازی تاثیر ترک بر ارتعاش آزاد ورق مستطیل شکل با استفاده از روش اجزای محدود
Subject Areas : Application of soft computing in engineering sciences
Ahmad Haghani
1
*
,
ُSoleyman Esmaeil zadeh
2
1 - Department of Mechanics, Faculty of Engineering, Shahrekord Branch, Islamic Azad University, Shahrekord, Iran
2 - دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، واحد شهرکرد، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرکرد، ایران.
Keywords: ارتعاشات آزاد, ترک, فرکانس طبیعی,
Abstract :
امروزه از ورق به‌عنوان يكي از مهم‌ترین اجزا، در صنايع مختلف استفاده مي‌گردد، وجود ترك در يك قسمت از سازه باعث كاهش سختي محلي و به‌تبع آن كاهش مقاومت سازه مي‌شود. هرگونه تغيير در سختي موضعي سازه، موجب تغيير در پارامترهاي مودال از قبیل فركانس‌هاي طبيعي، شكل مودها و ميرايي سازه مي‌گردد. یکی از معمول‌ترین مسائل موجود در بررسی سلامت سازه‌ها، تعیین شدت و محل ترک‌های احتمالی ایجادشده در آن‌ها می‌باشد. جهت اطمینان از کارکرد مناسب بسیاری از سازه‌ها، لازم است آن‌ها به‌طور مداوم مورد بررسی قرار گیرند. در این‌تحقیق به ارائه‌ی یک دید مهندسی مناسب نسبت به میزان تأثیر ترک بر فرکانس‌های ارتعاشی با توجه به ابعاد و موقعیت ترک پرداخته شده است. این بررسی توسط شبیه¬سازی اجزای محدود که جزو محاسبات نرم محسوب می¬شود، انجام گردید و پس از بررسی همگرایی روش حل، نتایج حاصل از شبیه‌سازی با نتایج موجود در منابع دیگر مقایسه شد که تطابق خوبی مشاهده شد. در نهایت اثر زاویه و موقعیت ترک روی فرکانس طبیعی سیستم مورد بررسی قرار گرفت.
[1] Q. Xiong, H. Guan, H. Ma, Z. Wu, J. Zeng, W. Wang and H. Wang, “Crack propagation and induced vibration characteristics of cracked cantilever plates under resonance state: Experiment and simulation,” Mechanical Systems and Signal Processing, vol. 201, p.110674, 2023.
[2] T. Wang, C. Wang, Y. Yin, Y. Zhang, L. Li and D. Tan, “Analytical approach for nonlinear vibration response of the thin cylindrical shell with a straight crack,” Nonlinear Dynamics, vol. 111(12), pp.10957-10980, 2023.
[3] Z.Y. Wu, H. Yan, L.C. Zhao, G. Yan, Z.B. Yang, H.F. Hu and W.M. Zhang, “Axial-bending coupling vibration characteristics of a rotating blade with breathing crack,” Mechanical Systems and Signal Processing, vol. 182, p.109547, 2023.
[4] N.C. Tho, P.H. Cong, A.M. Zenkour, D.H. Doan, and P. Van Minh, “Finite element modeling of the bending and vibration behavior of three-layer composite plates with a crack in the core layer,” Composite Structures, vol. 305, p.116529, 2023.
[5] Z. Hu, Z. Ni, D. An, Y. Chen and R. Li, “Hamiltonian system-based analytical solutions for the free vibration of edge-cracked thick rectangular plates,” Applied Mathematical Modelling, vol. 117, pp.451-478, 2023.
[6] E.S. Khoram-Nejad, S. Moradi and M. Shishehsaz, “Effect of crack characteristics on the vibration behavior of post-buckled functionally graded plates,” Structures, vol. 50, pp. 181-199, 2023.
[7] M.S. Taima, T.A. El-Sayed, M.B. Shehab, S.H. Farghaly and R.J. Hand, “Vibration analysis of cracked beam based on Reddy beam theory by finite element method,” Journal of Vibration and Control, vol.29(19-20), pp.4589-4606, 2023.
[8] S. Wu, J. Pan, P.S. Korinko and M.J. Morgan, “Simulations of Crack Extensions in Arc-Shaped Tension Specimens of Uncharged and Tritium-Charged-and-Decayed Austenitic Stainless Steels Using Cohesive Zone Modeling,” In Pressure Vessels and Piping Conference, USA, 2020.
[9] R. Citarella and V. Giannella, “Advanced Numerical Approaches for Crack Growth Simulation,” Applied Sciences, vol. 13(4), p.2112, 2023.
[10] A.M. Alshoaibi, and A.H. Bashiri, “Adaptive finite element modeling of linear elastic fatigue crack growth,” Materials, vol. 15(21), p.7632, 2022.
[11] A.P. Singh, A. Tailor, C.S. Tumrate and D. Mishra, “Crack growth simulation in a functionally graded material plate with uniformly distributed pores using extended finite element method,” Materials Today: Proceedings, vol. 60, pp.602-607, 2022.
[12] E.E. Gdoutos, “Fracture mechanics: an introduction,” In Springer, 3rd ed., Switzerland AG 2020, ch. 2, p. 15.
[13] M. Krawczuk, A. Żak, and W., “Ostachowicz, Finite element model of plate with elasto-plastic through crack,” Computers & Structures, vol. 79(5), pp.519-532, 2001.