علوم و فناوری کامپوزیت

علوم و فناوری کامپوزیت

تحلیل ارتعاشات اجباری پوسته استوانه‌ای متخلخل بر بستر ویسکوالاستیک در تماس با سیال

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه مکانیک، واحد الیگودرز، دانشگاه آزاد اسلامی، الیگودرز، ایران
10.22068/jstc.2026.2094248.1963
چکیده
در این پژوهش، ارتعاشات اجباری یک پوسته استوانه‌ای متخلخل قرارگرفته بر بستر ویسکوالاستیک و در تماس با سیال بررسی شده است. برای توصیف میدان جابجایی پوسته از تئوری کلاسیک استفاده شده و معادلات حاکم با بهره‌گیری از اصل همیلتون استخراج شده‌اند. اثر اندرکنش سیال-سازه با استفاده از تابع پتانسیل سیال و اعمال شرط پیوستگی سرعت در سطح تماس مدل‌سازی شده است. همچنین برای به‌دست‌آوردن پاسخ ارتعاشی سیستم، روش مودهای فرضی همراه با تکنیک گالرکین به کار گرفته شده است. نتایج نشان می‌دهد که پارامترهای هندسی، ویژگی‌های ماده متخلخل، و مشخصات بستر ویسکوالاستیک تأثیر قابل توجهی بر رفتار دینامیکی پوسته دارند. افزایش ضخامت پوسته و نیز افزایش ضرایب فنریت و میرایی بستر، موجب کاهش دامنه پاسخ ارتعاشی می‌شود. در مقابل، افزایش کسر حجمی تخلخل به دلیل کاهش سختی مؤثر سازه، پاسخ ارتعاشی را افزایش می‌دهد. همچنین حضور سیال با ایجاد جرم افزوده، فرکانس و دامنه پاسخ را به‌طور محسوسی تغییر می‌دهد. یافته‌های این تحقیق می‌تواند در طراحی و بهینه‌سازی سازه‌های پوسته‌ای سبک‌وزن در کاربردهای مهندسی دریایی، هوافضا و مکانیکی مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Forced Vibration Analysis of a Porous Cylindrical Shell on a Viscoelastic Foundation in Fluid Contact

نویسندگان English

amir hossein nasrollah barati
reza shahveh
mohammad bahrami boshagh
Department of Mechanical Engineering, Al.C., Islamic Azad University, Aligudarz, Iran.
چکیده English

This study investigates the forced vibration response of a porous cylindrical shell resting on a viscoelastic foundation and interacting with a surrounding fluid. The shell kinematics are described using classical shell theory, and the governing equations are derived based on Hamilton’s principle. Fluid-structure interaction is modeled through the velocity potential formulation and the continuity of velocity at the shell-fluid interface. To obtain the dynamic response of the system, the assumed-mode method combined with the Galerkin technique is employed. The results show that the geometric parameters, porous material properties, and viscoelastic foundation characteristics have a pronounced influence on the dynamic behavior of the shell. Increasing the shell thickness and the foundation stiffness and damping coefficients reduces the vibration amplitude. In contrast, a higher porosity fraction leads to an increase in the vibration response due to the reduction in effective stiffness. Moreover, the presence of the fluid significantly modifies the response through added-mass effects. The findings of this work may be useful in the design and optimization of lightweight shell structures for marine, aerospace, and mechanical applications.

کلیدواژه‌ها English

Porous cylindrical shell
forced vibration
viscoelastic foundation
fluid-structure interaction
Galerkin method