Гомогенна модель в кінцево-елементному аналізі для розрахунку власної частоти осесиметричних оболонок
Ключові слова:
власні частоти, метод скінченних елементів, осесиметричні оболонки, спрощена однорідна модель, геометрія оболонки, зменшення часу обчисленьАнотація
Мета. Стаття спрямована на отримання практичних рекомендацій в задачах розрахунку власних частот в осесиметричних оболонках методами кінцевих елементів. Вона направлена на необхідність реалізувати побудову спрощенної моделі, яка може бути використана в будь-якому сучасному кінцево-елементному пакеті. Проаналізувати вплив спрощеної гомогенної моделі на відхилення та похибку власних частот у порівнянні з реальними конструкціями. Дизайн / Метод / Підхід. Дослідження ґрунтується на побудові спрощеної геометрії оболонки за рахунок визначення параметрів, а саме товщини та щільності оболонки. Ці параметри знаходяться з умови еквівалентності моменту інерції елемента поперечного перетину та його маси. Ці параметри могуть бути змінними по висоті оболонки. Результати. Виконано розрахунок та порівняння власних частот дослідної оболонки з складної геометрією та спрощенної. Визначено відхилення та похибку розрахованих частот між собою. Показано, що спрощена модель дозволяє виконати розрахунок власних частот з відхиленням не бульше 1% від дослідної та значно зменшити час розрахунку і необхідні компютерні ресурси. Теоретичне значення. Дослідження розширює розуміння проблем при розрахунках власних частот складних об’єктів методами кінцевих елементів в умовах обмежених розрахункових ресурсах. Практичне значення. Надано практичні рекомендації для інженерів, проектувальників, при виконанні моделювання задач механіки деформованого твердого тіла. Оригінальність / Цінність. Стаття містить оригінальний аналіз реального випадка впровадження спрощеної моделі в визначенні власних гармонік сопла рідиного реактивного двигуна, що робить її цінним як інструмент дослідження складних конструкцій. Обмеження дослідження / Майбутні дослідження. Дослідження обмежене аналізом визначення власних частот осесиметричних оболонок і не охоплює всі можливі особливості геометрії. Майбутні дослідження можуть зосередитися на створенні спрощених моделей побудованих на еквівалентності параметрів жорсткості та маси. Тип статті. Випадок, практична стаття
Завантажити
Посилання
Abaqus. (2009). Abaqus user subroutines reference guide (v 6.6). Engineering School Class Web Sites. https://tinyurl.com/yn2zcv3s
Amabili, M. (2008). Nonlinear vibrations and stability of shells and plates. Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/CBO9780511619694
López Cela, J. J., Huerta, C., & Alarcón, E. (2000). Numerical analysis of axisymmetric shells by one-dimensional continuum elements suitable for high frequency excitations. Computers & Structures, 78(5), 711–724. https://doi.org/10.1016/s0045-7949(00)00048-1
COMSOL. (2023). COMSOL reference manual (v 6.2). COMSOL. https://tinyurl.com/7arf7af3
Dey, T., & Ramachandra, L. S. (2015). Dynamic stability of simply supported composite cylindrical shells under partial axial loading. Journal of Sound and Vibration, 353, 272–291. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2015.05.021
Hexagon. (2022). MSC Nastran 2022.1 quick reference guide. Hexagon. https://tinyurl.com/4ur5wnrr
Jansen, E. L. (2002). Non-stationary flexural vibration behaviour of a cylindrical shell. International Journal of Non-Linear Mechanics, 37(4–5), 937–949. https://doi.org/10.1016/s0020-7462(01)00107-x
Mukherjee, A., Sarkar, S., & Banerjee, A. (2021). Nonlinear eigenvalue analysis for spectral element method. Computers & Structures, 242, 106367. https://doi.org/10.1016/j.compstruc.2020.106367
Popov, A. A., Thompson, J. M. T., & McRobie, F. A. (1998). Low dimensional models of shell vibrations. parametrically excited vibrations of cylinder shells. Journal of Sound and Vibration, 209(1), 163–186. https://doi.org/10.1006/jsvi.1997.1279
Rahman, T., Jansen, E. L., & Tiso, P. (2011). A finite element-based perturbation method for nonlinear free vibration analysis of composite cylindrical shells. International Journal of Structural Stability and Dynamics, 11(04), 717–734. https://doi.org/10.1142/s0219455411004312
Strozzi, M., & Pellicano, F. (2013). Nonlinear vibrations of functionally graded cylindrical shells. Thin-Walled Structures, 67, 63–77. https://doi.org/10.1016/j.tws.2013.01.009
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Volodymyr Lipovskyi (Author)
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Всі статті, опубліковані в журналі Challenges and Issues of Modern Science, ліцензовані за ліцензією Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY). Це означає, що ви можете:
- Поширювати, копіювати та передавати статтю
- Адаптувати, реміксувати та створювати похідні роботи на основі статті
за умови, що ви надаєте належне посилання на оригінальну роботу, вказуєте ім'я авторів, назву статті, журнал та наявність ліцензії CC BY. Будь-яке використання матеріалів не повинно припускати схвалення авторами або журналом використаного матеріалу.
