Değişken kesitli kompozit çubukların serbest titreşim analizi

Değisken kesitli kompozit çubukların serbest titresimleri teorik olarak incelenmistir. Değisken kesitli doğru eksenli kompozit çubukları idare eden denklemler Timoshenko çubuk teorisi kullanarak elde edilmistir. Formülasyonda eksenel ve kayma deformasyonu etkileri göz önüne alınmıstır. Çubuk malzemesi homojen, lineer elastik ve anizotropik kabul edilmistir. Laplace uzayında elde edilen skaler formdaki adi diferansiyel denklemler, problemin dinamik rijitlik matrisini kesin olarak hesaplamak için tamamlayıcı fonksiyonlar yöntemi yardımıyla sayısal olarak çözülmektedir. Değisken kesitli doğru eksenli kompozit çubukların serbest titresim analizi yapılmıstır. Kesit değisim parametresi, sınır sartları ve E1/E2 oranının serbest titresime etkisi arastırılmıstır. Bu çalısmada elde edilen sonuçların ANSYS sonuçları ile uyum içinde olduğu görülmüstür.

Free vibration analysis of composite rods with variable cross-section

The free vibration of composite beams with variable cross-section is theoretically investigated. The governing equations for composite straight beams with variable cross-section are obtained using Timoshenko beam theory. The effect of axial and shear deformations are considered in the formulations. The material of the rod is assumed to be homogeneous, linear elastic and anisotropic. Ordinary differential equations in scalar form obtained in the Laplace domain are solved numerically using the complementary functions method to calculate the dynamic stiffness matrix of the problem accurately. The free vibration of composite straight rods with variable crosssection are analyzed. The effects of cross-section variability parameter, boundary conditions and E1/E2 ratio on free vibration is investigated. The results obtained in this study are found to be in good agreement with those obtained from ANSYS.

___

  • 1. Cranch,E.T. and Adler,A.A., “Bending Vibration of Variable Section Beams” Journal of Applied Mechanics, American Society Mechanical Engineers, 23(1), 103- 108, 1956.
  • 2. Chen,Y.Z. and Xie,J.R., “Evaluation of Natural Frequencies of Non-Uniform Beams by Numerical Integration”, Computers & Structures, 29(4), 693-697, 1985.
  • 3. Eisenberger,M. and Reich,Y., “Static, Vibration and Stability Analysis of Non- Uniform Beams”, Computers & Structures, 31(4), 567-573, 1989.
  • 4. Jategaonkar,R. and Chehil,D.S., “Natural Frequencies of a Beam with Varying Section Properties”, Journal of Sound and Vibration, 133(2), 303-322, 1989.
  • 5. Lee,S.Y., Ke,H.Y. and Kuo,Y.H., “Analysis of Non-Uniform Beam Vibration”, Journal of Sound and Vibration, 142(1), 15-29, 1990.
  • 6. Eisenberger,M., “Exact Solution for General Variable Cross-Section Members”, Computers & Structures, 41(4), 765-772, 1991.
  • 7. Nakahira,N., Ozawa,K. and Mizusawa,T., “Vibration of Beams with Varying Cross-Sections by the Stodola-Newmark Method”, Computers & Structures, 43(5), 999- 1004, 1992.
  • 8. Leung,A.Y.T. and Zhou,W.E., “Dynamic Stiffness Analysis of Non-Uniform Timoshenko Beams”, Journal of Sound and Vibration, 181(3), 447-456, 1995.
  • 9. Abrate,S., “Vibration of Non-Uniform Rods and Beams”, Journal of Sound and Vibration, 185(4), 703-716, 1995.
  • 10. Tong,X., Tabarrok,B. and Yeh,K.Y., “Vibration Analysis of Timoshenko Beams with Non-Homogeneity and Varying Cross-Section”, Journal of Sound and Vibration, 186(5), 821-835, 1995.
  • 11. Rao,S.R. and Ganesan,N., “Dynamic Response of Tapered Composite Beams using Higher Order Shear Deformation Theory”, Journal of Sound and Vibration, 187(5), 737-756, 1995.
  • 12. Rao,S.R. and Ganesan,N., “Dynamic Response of Non-Uniform Composite Beams”, Journal of Sound and Vibration, 200(5), 563-577, 1997.
  • 13. Romano,F., “Deflections of Timoshenko Beam with Varying Cross-Section”, International Journal of Mechanical Sciences, 38(8-9), 1017-1035, 1996.
  • 14. Đnce,N., “Düzlemsel Eğri Eksenli ve Değisken Kesitli Tabakalı Kompozit Çubukların Düzlem Đçi ve Düzlemine Dik Serbest Titresiminin Sayısal Analizi”, ÇÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Adana, 2000.
  • 15. ince,N. ve Yıldırım,V., “Çember Eksenli, Değisken Kesitli Tabakalı Kompozit Çubukların Düzlem içi ve Düzlemine Dik Serbest Titresimi”, XIV. Ulusal Mekanik Kongresi, 469-480, Hatay, 12-16 Eylül 2005.
  • 16. Çalım,F.F., “Free and Forced Vibrations of Non-Uniform Composite Beams”, Composite Structures (in press, 2009).
  • 17. ANSYS Swanson Analysis System, Inc., 201 Johnson Road, Houston, PA 15342- 1300, U.S.A.
Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlik Fakültesi Dergisi-Cover
  • ISSN: 1019-1011
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 1986
  • Yayıncı: ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ