محاسبه تأثیر پارامتر جرم افزوده بر روی فرکانس سازه در سیال توسط حل عددی، تحلیلی و نتایج آزمایشگاهی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 استادیار، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران

3 استادیار، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

4 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر اصفهان

چکیده

فرکانسهای طبیعی یک سازه در آب کمتر از فرکانسهای طبیعی آن در خلا می باشد و این به دلیل اثر جرم افزوده در آب می باشد[1]. در این مقاله با انجام بررسیهای تحلیلی ، ارتعاشات طبیعی ورق تقویت شده در آب بر اساس تئوری ورقهای ارتوتروپ استخراج خواهد شد و سپس یک ورق تقویت شده نمونه ساخته، تست و توسط نرم افزار ABAQUS تحلیل عددی خواهد شد. سیال مورد بررسی به صورت غیر قابل تراکم، غیر چرخشی و غیر لزج در نظر گرفته شده است.در نهایت نتایج حاصل ازحل تئوری بدست آمده ، تست و تحلیل عددی، با هم مقایسه و درصد خطا در روشهای عددی و تحلیلی بررسی می گردد و میزان اثر جرم افزوده بر روی فرکانس سازه در آب بدست می آید. و در نهایت این موضوع مشخص می گردد که فرمول تحلیلی بدست آمده با توجه به فرضیات در نظر گرفته شده برای سیال، جواب قابل قبولی می دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Computing of added mass influence on natural frequency of the underwater structure with numerical, analytical and experimental solution

نویسندگان [English]

  • seyed saed rezvani 1
  • hamid fazeli 2
  • mahdi said kiyst 3
  • ghasem haji hashemi 4
چکیده [English]

It is obvious that the natural frequencies of a submerged structure are less than those of in vacuum and these are due to the effect of added mass of water to the structure.for marine structures, fluid inertial (added mass) effects cannot be neglected. This paper focuses on the experimental, analytical and numerical solution of natural frequencies of submerged stiffened plate. The analytical solution based on the deflection equation of submerged stiffened plate, Laplace’s equation and Rayleigh's method in vibration analysis.Considering small oscillations induced by the plate vibration in the incompressible and inviscid fluid.The velocity potential and Bernoulli’s equation are adopted to express the fluid pressure acting on the structure. The natural frequencies of the stiffened plate are obtained practically by using Fast Fourier Transformation functions (FFT) in experimental analysis. Experimental results demonstrate the validity of numerical and analytical solution and results.the experimental results validate the derived formulation for natural frequency of plate vibrate underwater.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Numerical
  • submerged
  • Natural frequency
  • analytical
  • experimental

مراجع

[1] ا.سی.یوگورال؛ ترجمه دکتر غلامحسین رحیمی شعرباف؛ "تنش در ورقها و پوسته ها"، انتشارات دانشگاه تربیت مدرس، 1375
[2] Robinson N.J; palmer S.C; “A modal analysis of rectangular plate floating on an incompressible liquid”journal of sound and vibration, Vol. 142, No.3, pp-.435- 460, 1990.
[3] Kwak M.K; “hydro elastic vibration of rectangular plate”, Transaction of the American Society of Mechanical Engineering, Journal of Applied Mechanics, Vol. 63, No. 1,pp-.110- 115,1996.
[4] Haddara M.R; Cao S; “A study of the dynamic response of submerged rectangular flate plates”,Marine Structure, Vol. 9, No.10, PP-.913- 933, 1996.
[5] Zhou D; Cheung Y.K; “Vibration of vertical rectangular plate in contact with water on one side” Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 29, No.5,pp-.693- 710, 2000.
[6] Liang C.C; Liao C.C; Tai Y.S; Lai W.H; “The free vibration analysis of submerged cantilever plates” Ocean Engineering, Vol. 28, No.9, pp-.1225- 1245,2001.
[7] Yadykin Y; Tenetov V; Levin D; “The added mass of a flexible plate oscillating in a fluid”, Journal of fluid and structures, vol. 17, No.1, pp-.115- 123, 2003.
[8] Jeong K.H; Yoo G.H; Lee S.C; “Hydroelastic vibration of two identical rectangular plates”, Journal of Sound and Vibration, vol. 272, No.3-5, pp-.539- 555, 2003.
[9] Ergin A; Ugurlu B; “Linear vibration analysis of cantilever plates partially submerged in fluid”, Journal of Fluid and Structures, vol. 17, No. 7, pp-. 927- 939, 2003.
[10] Zhou D; Liu W; “Hydroelastic vibration of flexible rectangular tanks partially with liquid”, international journal for numerical method in engineering, vol. 71,No. 2, pp-.149- 174, 2007.
[11] Davies H. G; “low frequency random excitation of water- loaded rectangular plates”, Journal of sound and vibration, vol. 15, pp- 107- 126, 1971.
[12] Y, Kerboua; “Vibration analysis of rectangular plates coupled with fluid”, Applied Mathematical Modelling,Vol, 32, pp- 2570– 2586, 2008.
[13] Kundu, P.K; “Fluid mechanic”, Academic Press Inc, 1990.
[14] Chakraverty,S; “vibration of plates”,Taylor and Francis group Boca Raton London New York, 2008.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار