Tính toán biến dạng, dao động của chi tiết dạng vỏ composite bằng phương pháp phần tử hữu hạn

Bài viết Tính toán biến dạng, dao động của chi tiết dạng vỏ composite bằng phương pháp phần tử hữu hạn trình bày về phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) để tính toán biến dạng, dao động của chi tiết dạng vỏ. Phương pháp xây dựng công thức dựa trên ma trận độ cứng động lực để tính biến dạng, tần số dao động tự do của vỏ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tính toán biến dạng, dao động của chi tiết dạng vỏ composite bằng phương pháp phần tử hữu hạn TÍNH TOÁN BIẾN DẠNG, DAO ĐỘNG CỦA CHI TIẾT DẠNG VỎ COMPOSITE BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Vũ Quốc Hiến*, Lê Quang Vinh Khoa Cơ Khí - Ô tô, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì Tóm tắt: Bài báo trình bày về phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) để tính toán biến dạng, dao động của chi tiết dạng vỏ. Phương pháp xây dựng công thức dựa trên ma trận độ cứng động lực để tính biến dạng, tần số dao động tự do của vỏ. Một chương trình Ansys đã được viết cho công thức độ cứng động lực để tính toán cho các mô hình nghiên cứu. Kết quả của tần số dao động được so sánh và kiểm định với kết quả của các nghiên cứu khác. Bài báo phân tich các ảnh hưởng của kích thước vỏ đến tần số dao động tự do của các vỏ côn – trụ kết nối composite. Từ khóa: Dao động tự do, vỏ côn - trụ kết nối composite, phương pháp phần tử hữu hạn, ma trận độ cứng động lực. Abstract: Keywords: Natural frequencies, joined composite conical-cylindrical shells, Finite Element Method, Dynamic stiffness matrix. 1. GIỚI THIỆU Vỏ kết nối tròn xoay có nhiều ứng dụng pháp kết hợp giữa phần tử hữu hạn và lý trong các ngành công nghiệp như cơ khí, thuyết vỏ cổ điển để xác định tần số dao hàng hải, hàng không, vũ trụ, hạt nhân, hóa động tự do của vỏ nón cụt dị hướng, tương chất và cả dân dụng. Vì vậy biết được ứng tác với chất lỏng. Irie et al. [6] đã sử dụng xử động lực học của các cấu trúc kết nối là phương pháp ma trận truyền để tính dao rất quan trọng trong thiết kế, chế tạo để đảm động tự do của vỏ nón – trụ ghép nối đẳng bảo an toàn và kinh tế cho các kết cấu vỏ. hướng. Đã có một số phương pháp khác nhau để Ma trận độ cứng động lực dựa trên hệ tính toán dao động cho kết cấu vỏ trụ, vỏ thống phương trình vi phân dạng đóng của nón, vỏ nón – trụ kết nối. Như Sivadas và các phương trình chuyển động, phương trình Ganesan [1] đã nghiên cứu ảnh hưởng của quan hệ vật liệu của kết cấu. Các kết quả chiều dày vỏ đến tần số dao động tự do của phương pháp PTHH mới chỉ được nghiên vỏ nón bằng phương pháp phần tử hữu hạn cứu cho dầm và tấm đẳng hướng của bán giải tích. Tong [2,3] đã đưa ra phương Nguyen Manh Cuong và Casimir [9]. Gần pháp chuỗi bậc cao mở rộng để tính toán đây, Tran Ich Thinh, Nguyen Manh Cuong dao động tự do của các vỏ nón composite and Vu Quoc Hien [10] đã tính toán dao lớp trực hướng. Senthil và Ganesan [4] đã động cho vỏ nón – trụ composite bằng đưa ra công thức động lực học cho vỏ nón phương pháp phần tử liên tục. Email: vuquochien47@gmail.com composite chứa đầy chất lỏng. Kerboua, Mục đich chính của bài báo là trình bày Lakis và Hmila [5] đã sử dụng một phương kết quả nghiên cứu dao động, biến dạng của ĐẶC SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ / SỐ 2 NĂM 2021 91 Finite Element Method (FEM) has been presented in this paper for the vibration analysis, deformations of shells. The method has been built dynamic stiffness matrix to calculate natural frequencies, deformations of shells. A Ansys program is written using the dynamic stiffness formulation in order to validate our model. Numerical results on natural frequencies are compared and validated with the available results in other investigations. This paper emphasizes the effects of shell geometries on the natural frequencies of joined composite conical-cylindrical shells. * là : Tm    e 0 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ vỏ côn - trụ composite bằng phương pháp Tiếp theo, tần số dao động tự do cho vỏ nhất 1  R1 h / A11  và số vòng sóng (m) PTHH. Các nghiên cứu được so sánh để ghép nối côn – trụ, với điều kiện biên ngàm kiểm định độ chính xác của phương pháp. – tự do (F-C) với kích thước và thông số vật liệu sau: L/R1=1; h/R1=0.01; h=2mm; Li=L, 2. CÔNG THỨC TÍNH DAO ĐỘNG CHO VỎ CÔN – TRỤ E1=135Gpa; =300, 600; E2=8.8Gpa; G12=4.47Gpa; 12=0.33; =1600kg/m3. Kết quả phương pháp PTHH được so sánh với kết quả nghiên cứu của Kouchakzadeh [8] trong bảng 1. n m Irie et Kang PTHH Sai Ma trận truyền [T]m được xác định bởi al. [7] 80x20 số Tran Ich Thinh, Nguyen Manh Cuong, Vu [6] Quoc Hien [10], 0 1 0.5047 0.5098 0.5056 0.83 2 - 0.6100 0.6092 0.13 3 0.9312 0.9309 0.9296 0.14 4 0.9566 0.9555 0.9568 0.14 Sau đó ...