Реалізація численного аналізу динамічних навантажень на композитну конструкцію з використанням методу кінцевих елементів

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253545

Ключові слова:

ANSYS, FEM, фракційна корозія, L-подібний сендвіч, USV, вібрація, напруження Фон-Мізеса, напруження зсуву, повна деформація, вібраційна реакція

Анотація

У цьому дослідженні було проведено чисельне дослідження для аналізу динамічного навантаження на композитну конструкцію. Композитну структуру розв’язували та аналізували за допомогою інструмента статичної структури. Існує фізична модель, яка була імпортована, і сітки були створені відповідно. Напруга зсуву, напруга фон-Мізеса та повна деформація розглядаються як частина аналізу. Використання кінцевих елементів для моделювання композитної структури та реакції на прикладені навантаження. Оскільки динамічні навантаження застосовувалися регулярно, частотна характеристика була досліджена. У цьому дослідженні після перевірки цього комп'ютерного моделювання з експериментальними результатами і результати показали, що впевненість 95 %. Ця відсоткова довіра дозволяє продовжити чисельний аналіз. Деформація всієї конструкції була розрахована і виявлено, що вона становить 10 мм, що є максимальною величиною загальної деформації, яку може спричинити прикладене навантаження. На осі Y було застосовано динамічне навантаження. Накладене динамічне навантаження досліджено чисельно та інтерпретовано в термінах зсувних напружень. В результаті максимального прикладеного навантаження максимальне напруження зсуву становить 10 МПа. Повну композитну конструкцію піддавали вимірюванням напружень по фон-Мізесу. Здатність конструкції протистояти цим навантаженням була визначена шляхом проведення серії випробувань. Найбільше напруження фон Мізеса, яке можна застосувати в цьому дослідженні, становило 40 МПа. Дослідження того, як реагувати на вібрацію, вже проведено. У чисельних результатах було виявлено, що реакція на вібрацію була непостійною. З точки зору амплітуди, найвищі значення можна знайти при 200 Гц, а найнижчі значення можна знайти при 20 Гц.

Біографії авторів

Kussay Ahmed Subhi, Al-Furat Al-Awsat Technical University ATU

Assistant Professor

Al-Mussaib Technical College TCM

Emad Kamil Hussein, Al-Furat Al-Awsat Technical University ATU

Assistant Professor

Al-Mussaib Technical College TCM

Shaymaa Abdul Khader Al-Jumaili, Al-Furat Al-Awsat Technical University ATU

Assistant Professor

Al-Mussaib Technical College TCM

Zaid Ali Abbas, Universiti Putra Malaysia

Researcher

Department of Electrical and Electronics Engineering

Посилання

  1. Abbas, E. N., Jweeg, M. J., Al-Waily, M. (2018). Analytical and numerical investigations for dynamic response of composite plates under various dynamic loading with the influence of carbon multi-wall tube nano materials. International Journal of Mechanical & Mechatronics Engineering IJMME-IJENS, 18 (06), 1–10.‏ Available at: http://ijens.org/Vol_18_I_06/180506-9292-IJMME-IJENS.pdf
  2. Dey, S., Mukhopadhyay, T., Sahu, S. K., Adhikari, S. (2018). Stochastic dynamic stability analysis of composite curved panels subjected to non-uniform partial edge loading. European Journal of Mechanics - A/Solids, 67, 108–122. doi: https://doi.org/10.1016/j.euromechsol.2017.09.005
  3. Abedini, M., Zhang, C. (2021). Dynamic performance of concrete columns retrofitted with FRP using segment pressure technique. Composite Structures, 260, 113473. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.113473
  4. Garg, A., Chalak, H. D., Belarbi, M.-O., Zenkour, A. M., Sahoo, R. (2021). Estimation of carbon nanotubes and their applications as reinforcing composite materials–An engineering review. Composite Structures, 272, 114234. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2021.114234
  5. Itu, C., Öchsner, A., Vlase, S., Marin, M. I. (2018). Improved rigidity of composite circular plates through radial ribs. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials: Design and Applications, 233 (8), 1585–1593. doi: https://doi.org/10.1177/1464420718768049
  6. Tarfaoui, M., Nachtane, M., Khadimallah, H., Saifaoui, D. (2017). Simulation of Mechanical Behavior and Damage of a Large Composite Wind Turbine Blade under Critical Loads. Applied Composite Materials, 25 (2), 237–254. doi: https://doi.org/10.1007/s10443-017-9612-x
  7. Garoz, D., Gilabert, F. A., Sevenois, R. D. B., Spronk, S. W. F., Van Paepegem, W. (2019). Consistent application of periodic boundary conditions in implicit and explicit finite element simulations of damage in composites. Composites Part B: Engineering, 168, 254–266. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.12.023
  8. Madenci, E., Özkılıç, Y. O., Gemi, L. (2020). Experimental and theoretical investigation on flexure performance of pultruded GFRP composite beams with damage analyses. Composite Structures, 242, 112162. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.112162
  9. Tarfaoui, M., Shah, O. R., Nachtane, M. (2019). Design and Optimization of Composite Offshore Wind Turbine Blades. Journal of Energy Resources Technology, 141 (5). doi: https://doi.org/10.1115/1.4042414
  10. Munian, R. K., Mahapatra, D. R., Gopalakrishnan, S. (2018). Lamb wave interaction with composite delamination. Composite Structures, 206, 484–498. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.08.072
  11. Subhi, K. A., Tudor, A., Hussein, E. K., Wahad, H., Chisiu, G. (2018). Ex-Vivo Cow Skin Viscoelastic Effect for Tribological Aspects in Endoprosthesis. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 295, 012018. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/295/1/012018
  12. Hussein, E. K., Subhi, K. A., Gaaz, T. S. (2021). Effect of Stick - Slip Phenomena between Human Skin and UHMW Polyethylene. Pertanika Journal of Science and Technology, 29 (3). doi: https://doi.org/10.47836/pjst.29.3.06
  13. Subhi, K. A., Tudor, A., Hussein, E. K., Wahad, H. S. (2017). The adhesion and hysteresis effect in friction skin with artificial materials. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 174, 012018. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/174/1/012018
  14. Patel, S., Vusa, V. R., Guedes Soares, C. (2019). Crashworthiness analysis of polymer composites under axial and oblique impact loading. International Journal of Mechanical Sciences, 156, 221–234. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2019.03.038
  15. Zhou, J., Guan, Z., Cantwell, W. J. (2018). The energy-absorbing behaviour of composite tube-reinforced foams. Composites Part B: Engineering, 139, 227–237. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2017.11.066 ‏
  16. Guzman-Maldonado, E., Wang, P., Hamila, N., Boisse, P. (2019). Experimental and numerical analysis of wrinkling during forming of multi-layered textile composites. Composite Structures, 208, 213–223. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.10.018
  17. Bedon, C., Fragiacomo, M. (2019). Numerical analysis of timber-to-timber joints and composite beams with inclined self-tapping screws. Composite Structures, 207, 13–28. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.09.008
  18. Han, S., Meng, Q., Araby, S., Liu, T., Demiral, M. (2019). Mechanical and electrical properties of graphene and carbon nanotube reinforced epoxy adhesives: Experimental and numerical analysis. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 120, 116–126. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2019.02.027
  19. Wang, K., Inman, D. J., Farrar, C. R. (2005). Modeling and analysis of a cracked composite cantilever beam vibrating in coupled bending and torsion. Journal of sound and vibration, 284 (1-2), 23–49.‏ Available at: https://www.infona.pl/resource/bwmeta1.element.elsevier-116d13c3-5285-311c-a9b2-080f8f7c0a3d

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-02-28

Як цитувати

Subhi, K. A., Hussein, E. K., Al-Jumaili, S. A. K., & Abbas, Z. A. (2022). Реалізація численного аналізу динамічних навантажень на композитну конструкцію з використанням методу кінцевих елементів . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(7(115), 42–47. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253545

Номер

Том 1 № 7(115) (2022): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Kussay Ahmed Subhi, Emad Kamil Hussein, Shaymaa Abdul Khader Al-Jumaili, Zaid Ali Abbas

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.