Материалы

Динамический анализ тонкослоистых вязкоупругих структур при повышенной температуре с использованием моделирования методом конечных элементов

Рейтинг:   / 0
ПлохоОтлично 

Authors:


Фади Альфакс, orcid.org/0000-0003-3427-6454, Кафедра машиностроения, факультет инженерных технологий, Аль-Балка прикладной университет, г. Амман,  Иордания, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.


повний текст / full article



Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2020, (6): 028 - 033

https://doi.org/10.33271/nvngu/2020-6/028



Abstract:



Цель.
Настоящее исследование посвящено изучению влияния повышенной температуры на межслойные напряжения для различных композитных сэндвич-структур и граничных условий. Каждая конструкция состоит из трёх ламинированных слоёв, где центральный слой выполнен из пластифицированного поливинилбутираля, который является вязкоупругим материалом. Два других ограничивающих слоя выполнены из изотропного структурного материала – кремниевого флоат-стекла.


Методика.
Моделирование методом конечных элементов применено для проведения модального, гармонического и переходного анализов. Текущая модель вязкоупругого сэндвича сравнивается с данными в литературных источниках. Свободно опертая балка, консольная балка и свободно опертая пластина изучаются при изменении температур 23, 40, 50 и 60 °C. Анализом метода нормальных волн выполнено определение собственных частот и форм колебаний для всех рассматриваемых структур.


Результаты.
Полученные результаты показывают, что повышение температуры играет важную роль в уменьшении собственных частот в каждой структуре, а также в увеличении поперечных прогибов и уменьшении соответствующих межслойных сдвиговых напряжений.


Научная новизна.
Литература не содержит исследования влияния повышенных температур на межслойные динамические напряжения в вязкоупругих сэндвич-структурах.


Практическая значимость.
Одним из основных факторов, влияющих на процесс расслаивания композитных вязкоупругих многослойных структур, являются межфазные гармонические напряжения сдвига между слоями. Следовательно, гармонический анализ и анализ переходных процессов выполнены для определения динамических отклонений и межслойных напряжений сдвига.


Ключевые слова:
прогибы, балка, динамика, моделирование, срез, вибрация, вязкоупругие материалы

References.


1. Fotsing, E., Sola, M., Ross, A., & Ruiz, E. (2013). Dynamic characterization of viscoelastic materials used in composite structures. Journal of Composite Materials, 48(30), 3815-3825. https://doi.org/10.1177/0021998313514254.

2. Zhao, L., & Wu, J. (2013). Natural frequency and vibration modal analysis of composite laminated plate. In: Advanced Materials Research, (2013), (pp. 396-400). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.711.396.

3. Song, X., Cao, T., Gao, P., & Han, Q. (2020). Vibration and damping analysis of cylindrical shell treated with viscoelastic damping materials under elastic boundary conditions via a unified Rayleigh-Ritz method. International Journal of Mechanical Sciences, 165, 1-17. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2019.105158.

4. Cortés, F., & Sarría, I. (2015). Dynamic Analysis of Three-Layer Sandwich Beams with Thick Viscoelastic Damping Core for Finite Element Applications. Shock and Vibration, 2015, 1-9. https://doi.org/10.1155/2015/736256.

5. Huang, Z., Wang, X., Wu, N., Chu, F., & Luo, J. (2019). A finite element model for the vibration analysis of sandwich beam with frequency-dependent viscoelastic material core. Materials, 12(20), 1-15. https://doi.org/10.3390/ma12203390.

6. Boumediene, F., Daya, E. M., Cadou, J.-M., & Duigou, L. (2016). Forced harmonic response of viscoelastic sandwich beams by a reduction method. Mechanics of Advanced Materials and Structures, 23(11), 1290-1299. https://doi.org/10.1080/15376494.2015.1068408.

7. Rajesh, C., & Suresh Kumar, J. (2016). Free Vibration Analysis of Viscoelastic Sandwich Beam using Euler Bernoulli Theory. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), 5(06). https://doi.org/10.17577/IJERTV5IS060739.

8. Joseph, S. V., & Mohanty, S. C. (2017). Temperature effects on buckling and vibration characteristics of sandwich plate with viscoelastic core and functionally graded material constraining layer. Journal of Sandwich Structures and Materials, 21(4), 1557-1577. https://doi.org/10.1177/1099636217722309.

9. Daniel, I. M. (2014). Failure of composite materials under multi-axial static and dynamic loading. In: Procedia Engineering. (2014), (pp. 10-17). https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.11.120.

10. Sadarang, J., Nayak, S., Nayak, G., Panigrahi, I., & Nayak, R. K. (2018). Dynamic analysis for delamination detection in carbon fiber composite beam. In: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, (2018), (pp. 1-6). https://doi.org/10.1088/1757-899X/402/1/012143.

11. Naveen Raj, C., Praveen, N., & Sandeep Kumar, J. (2016). Dynamic Analysis of Composite Plate using Finite Element Analysis. International Journal of Engineering Research & Technology, 5(11), 270-282. ISSN: 2278-0181.

12. Shojaei, A., Li, G., Tan, P. J., & Fish, J. (2015). Dynamic delamination in laminated fiber reinforced composites: A continuum damage mechanics approach. International Journal of Solids and Structures, 71, 262-276. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2015.06.029.

13. Shen, Y., Tan, J., Fernandes, L., Qu, Z., & Li, Y. (2019). Dynamic mechanical analysis on delaminated flax fiber reinforced composites. Materials, 12(16). https://doi.org/10.3390/ma12162559.

14. Filippatos, A., Langkamp, A., & Gude, M. (2018). Influence of gradual damage on the structural dynamic behaviour of composite rotors: Simulation assessment. Materials, 11(12). https://doi.org/10.3390/ma11122453.

15. Aveiga, D., & Ribeiro, M. L. (2018). A Delamination Propagation Model for Fiber Reinforced Laminated Composite Materials. Mathematical Problems in Engineering, 2018, 1-9. https://doi.org/10.1155/2018/1861268.

16. Luca, A.De., & Caputo, F. (2017). A review on analytical failure criteria for composite materials. AIMS Materials Science, 4(5), 1165-1185. https://doi.org/10.3934/matersci.2017.5.1165.

17. Qi, L., & Liu, H. (2015). Thermoviscoelastic dynamic response for a composite material thin narrow strip. Journal of Mechanical Science and Technology, 31(1), 625-635. https://doi.org/10.1007/s12206-015-0122-1.

 

Следующие статьи из текущего раздела:

Предыдущие статьи из текущего раздела:

Посетители

3277798
Сегодня
За месяц
Всего
50
50
3277798

Гостевая книга

Если у вас есть вопросы, пожелания или предложения, вы можете написать их в нашей «Гостевой книге»

Регистрационные данные

ISSN (print) 2071-2227,
ISSN (online) 2223-2362.
Журнал зарегистрирован в Министерстве юстиции Украины.
 Регистрационный номер КВ № 17742-6592ПР от 27.04.2011.

Контакты

40005, г. Днепр, пр. Д. Яворницкого, 19, корп. 3, к. 24 а
Тел.: +38 (056) 746 32 79.
e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Вы здесь: Главная