نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشکده مهندسی و پرواز، دانشگاه افسری امام علی، تهران، ایران
2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
3 دانشکده مهندسی پرواز، دانشگاه افسری امام علی، تهران، ایران
چکیده
امنیت و بقاپذیری سازه‌های دفاعی در برابر بارهای دینامیکی شدید مانند موج انفجار و ضربه، یک اولویت اساسی در طراحی‌های نوین است. پانل‌های ساندویچی به دلیل نسبت استثنایی استحکام به وزن و ظرفیت بالای جذب انرژی، به عنوان یکی از گزینه‌های اصلی در این حوزه مطرح هستند. این پژوهش به بررسی و مقایسه تأثیر دو نوع هسته پرکاربرد، یعنی هسته متخلخل و هسته ویسکوالاستیک بر فرکانس‌های طبیعی سازه (تیر) ساندویچی می‌پردازد. هدف اصلی این مطالعه، ارزیابی پتانسیل این هسته‌ها در افزایش استحکام و ایمنی سازه‌های دفاعی از طریق تحلیل رفتار ارتعاشی آن‌ها است. پژوهش حاضر از مدل‌سازی تحلیلی برای انجام تحلیل و بررسی فرکانس‌های طبیعی استفاده می‌کند، بطوریکه با استفاده از تئوری سه لایه تیر ساندویچی و به کمک اصل همیلتون معادلات حاکم بر سیستم بدست می‌آیند. معادلات به‌دست آمده به صورت معادلات دیفرانسیل پیچیده با مشتقات جزئی می‌باشند که برای حل این معادلات تعادل، از روش نیمه‌تحلیلی ناویر در حوزه‌ی مکان استفاده شده است. به ﻣﻨﻈﻮر ﺑﺮرﺳﻲ ﺻﺤﺖ و دﻗﺖ ﻧﺘﺎﻳﺞ به‌دست آمده، ﻣﻘﺎﻳﺴﻪای ﺑﺎ ﺟﻮاب‌های ﻣﻮﺟﻮد ﺑﺮای ﺣﺎﻻت ﺧﺎص ارائه گردیده است. در انتها تاثیر پارامترهای مختلف همچون درصد حجمی نانو لوله کربنی، ضریب تخلخل، الگوی توزیع تخلخل، نسبت پارامترهای هندسی و ابعادی بر روی فرکانس‌های طبیعی سازه ساندویچی با هسته متخلخل و ویسکوالاستیک و رویه‌های نانوکامپوزیتی بررسی شده است. از جمله نتایج مهم حاصل از این تحقیق این است که در بیشتر مواقع، هسته ویسکوالاستیک دارای فرکانس طبیعی و استحکام بیشتری نسبت به هسته متخلخل می‌باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Investigation and Comparison of Porous Core and Viscoelastic Core on the Natural Frequencies of Sandwich Structures Aiming to Enhance the Strength and Safety of Defensive Structures
نویسندگان [English]
- Aliasghar Naderi 1
- Hadi Teymouri 2
- Mehdi Pourseifi 3
1 Faculty of Engineering and Aviation, Imam Ali Officer University, Tehran, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran
3 Faculty of Engineering and Aviation, Imam Ali Officer University, Tehran, Iran
چکیده [English]
The security and survivability of defensive structures against extreme dynamic loads such as blast waves and impacts is a fundamental priority in modern design. Sandwich panels, due to their exceptional strength-to-weight ratio and high energy absorption capacity, are among the primary candidate materials in this field. This research investigates and compares the influence of two widely used core types the porous core and the viscoelastic core on the natural frequencies of a sandwich beam structure. The main objective of this study is to assess the potential of these cores to enhance the strength and safety of defensive structures through the analysis of their vibrational behavior. The present research employs analytical modeling to perform the natural frequency analysis. Using three-layer sandwich beam theory and applying Hamilton's principle, the governing equations of the system are derived. The resulting equations are complex partial differential equations (PDEs). To solve these equilibrium equations, the semi-analytical Navier method is utilized in the spatial domain. To validate the accuracy of the obtained results, comparisons are made with existing solutions for specific cases. Finally, the influence of various parameters such as carbon nanotube volume fraction, porosity coefficient, porosity distribution pattern, geometric and dimensional ratios on the natural frequencies of the sandwich structure is examined. This investigation covers structures with both porous and viscoelastic cores and nanocomposite face sheets. A key finding of this research is that, in most instances, the viscoelastic core exhibits higher natural frequencies and greater strength compared to the porous core.
کلیدواژه‌ها [English]
- Natural frequency, Porous core, Viscoelastic core, sandwich beam, Hamilton'
- s principle
)