بروز رسانی و تحلیل مدل ارتعاشاتی دو پوسته استوانه‌ای فلنج‌شده پیچی با روش تجربی- نیمه تحلیلی

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1120-ISAV2025 (R1)
نویسندگان
1Associate Professor, School of Mechanical Engineering, Iran University of Science & Technology, Tehran, IRAN.
2دانشگاه علم و صنعت ایران
3دانشگاه علم و صنعت
چکیده
در این پژوهش، ارتعاشات دو پوسته استوانه‌ای- استوانه‌ای فلنج‌شده پیچی مورد بررسی قرارگرفته است. اتصالات پیچی باعث ایجاد تغییر در سفتی و خواص ارتعاشی فلنج می‌شود و ازاین‌رو فرکانس‌های سیستم مونتاژشده نسبت به یکپارچه فرض کردن فلنج‌ها، دستخوش تغییرات چشمگیری می‌شوند. به‌همین دلیل، ارائه راهکارهای مناسب و به‌روزرسانی مدل توسط نتایج تست مودال تجربی می‌تواند کمک‌ شگرفی به طراحی نماید. در این پژوهش، علاوه‌بر شبیه‌سازی اتصالات پیچی در نرم‌افزار اجزای محدود، مدل‌های نیمه‌تحلیلی براساس تئوری الاستیسته سه‌بعدی ارائه‌شده اند تا بتوان مدل‌سازی سازه را با جزئیات انجام داد. در این مدل، بین هر کدام از نقاط شبکه (معرفی‌شده در روش مربعات دیفرانسیلی تعمیم‌یافته) موجود بر روی سطوح متناظر فلنج‌ها، یک مجموعه از فنرهای خطی مصنوعی شامل فنرهای در راستای طولی، محیطی و شعاعی قرار می‌گیرند. پس از انجام به‌روزرسانی به-کمک الگوریتم بهینه‌سازی ژنتیک، مشخص گردید که فرکانس‌های سازه در مدل‌های مذکور همخوانی بالایی با نتایج تست پوسته فلنج‌شده در وضعیت چسبیدگی دارند. لازم‌به‌ذکر است که ساختارهای مختلفی با بهره‌گیری از راهکاری مبتنی‌بر تقسیم سازه اصلی به چند پوسته و سپس مونتاژ آن‌ها با اعمال مستقیم پیوستگی جابجایی‌ها و تنش‌ها در اینجا موردبررسی قرار می گیرد که می‌توان به پوسته‌های پله‌دار، رینگ‌دار و سوراخ‌دار اشاره نمود. نتایج حاکی‌بر این بود که به‌کارگیری مدل فنرهای مصنوعی در محل تماس اتصالات، بخوبی بیان کننده رفتار ارتعاشاتی پوسته های استوانه ای فلنج دار پیچی بوده و از کارآیی لازم برخودار می‌باشد.
کلیدواژه ها
 
Title
Experimental and semi-analytical approaches for model updating and vibration analysis of bolted flanged cylindrical-cylindrical shells
Authors
Esmail Asadi, ali heidari
Abstract
In this study, the vibrations of a bolted double cylindrical–cylindrical flanged shell structure are investigated. The bolted joints cause changes in the stiffness and vibrational properties of the flanges, and therefore, the natural frequencies of the assembled system undergo significant variations compared to when the flanges are assumed to be perfectly integrated. For this reason, developing appropriate modeling approaches and updating the model using experimental modal test results can greatly aid the design process. In this research, in addition to simulating the bolted joints using finite element software, semi-analytical models based on three-dimensional elasticity theory are presented to enable detailed structural modeling. In this model, between each pair of corresponding grid points (defined using the generalized differential quadrature method) located on the mating flange surfaces, a set of artificial linear springs is placed, consisting of springs in the longitudinal, circumferential, and radial directions. After performing the model updating using a genetic optimization algorithm, it was found that the structural frequencies in the proposed models show strong agreement with the experimental results for the flanged shell in the bonded condition. It is noteworthy that several structural configurations are examined here based on a method that divides the main structure into several shells and then assembles them by directly enforcing displacement and stress continuity. These configurations include stepped, ringed, and perforated shells. The results indicate that employing artificial spring models at the joint interfaces effectively captures the vibrational behavior of bolted flanged cylindrical shells and provides satisfactory accuracy.
Keywords
Bolted flanged cylindrical shells, model updating, three-dimensional elasticity theory, generalized differential quadrature method