ผลกระทบของแรงดันภายในและการจำกัดการเปลี่ยนแปลงปริมาตรที่มีต่อ การสั่นของโครงสร้างเปลือกบางไร้แรงดัดรูปทรงกลม Effects of Internal Pressure and Constraint Volume on Vibration of Spherical Membrane
Article Sidebar
Main Article Content
Abstract
บทคัดย่อ
บทความนี้นำเสนอพฤติกรรมการสั่นแบบสมมาตรตามแนวแกนของโครงสร้างเปลือกบางไร้แรงดัด
รูปทรงกลมสำหรับบรรจุของเหลวภายใตเ้ งื่อนไขการจำกัดการเปลี่ยนแปลงปริมาตร การคำนวณหารูปทรง
เรขาคณิตของโครงสร้างเปลือกบางไร้แรงดัดจะอาศัยหลักการของเรขาคณิตเชิงอนุพันธ์ การสร้างฟังก์ชัน
พลังงานของระบบโครงสร้างเปลือกบางไร้แรงดัดและของเหลวที่บรรจุอาศัยหลักการของงานเสมือน
ในเทอมของคา่ การเสียรูป คา่ ความถี่ธรรมชาติและโหมดการสั่นสามารถคำนวณไดโ้ ดยใชวิ้ธีไฟไนตเ์ อลิเมนต์
จากผลการศึกษาพบว่าแรงดันภายในเริ่มต้นเนื่องจากของเหลวที่บรรจุและเงื่อนไขการจำ กัด
การเปลี่ยนแปลงปริมาตรเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญสำหรับการวิเคราะห์พฤติกรรมการสั่นของโครงสร้าง
เปลือกบางไร้แรงดัดเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ใกล้เคียงกับโครงสร้างเปลือกบางที่ไม่ได้บรรจุของเหลว
Abstract
This paper presents axisymmetric vibration behavior of fluid-filled spherical membrane
under constraint volume condition. Differential geometry is introduced in order to compute
the membrane geometry. Energy functional of the membrane and internal fluid are
derived in terms of displacements from the principle of virtual work. Natural frequencies
and vibration mode shapes can be obtained by using the finite element method.
The results indicate that the initial internal pressure contained fluid and the constraint
volume condition are significant parameters for analyzing the vibration behavior of
fluid-filled membrane to get the results close to the shell without containing fluid.
Article Details
References
of Applied Mechanics. Vol. 29. No. 1. pp. 65-72
[2] Kalnins A. (1964). Effect of Bending on Vibration of Spherical Shells. Journal
of the Acoustical Society of America. Vol. 36. Issue 1. pp. 74-81
[3] Ross E.W. (1965). Natural Frequencies and Mode Shapes for Axisymmetric Vibration
of Deep Spherical Shells. Journal of Applied Mechanics. Vol. 32. No. 3. pp. 553-561
[4] Rand R. and Dimaggio F. (1967). Vibrations of Fluid-Filled Spherical and Spheroidal
Shells. Journal of the Acoustical Society of America. Vol. 42. No. 6. pp. 1278-1286
[5] Robertson A.N., Hemez F., Salazar I. and Duffey T.A. (2004). Model Testing
Repeatability of a Population of Spherical Shells. Los Alamos National Laboratory.
LA-14109, pp. 1-44
[6] Duffey T.A., Pepin J.E., Robertson A.N., Steinzig M.L. and Kimberly C. (2007).
Vibrations of Complete Spherical Shells with Imperfections. Journal of Vibration and
Acoustics. Vol. 129. No. 3. pp. 363-370
[7] Artioli E. and Viola E. (2006). Free Vibration Analysis of Spherical Caps Using a
G.D.Q. Numerical Solution. Journal of Pressure Vessel Technology. Vol. 128. No. 3.
pp. 370-378
[8] Phadke A.C. and Cheung K.F. (2003). Nonlinear Response of Fluid-Filled Membrane
in Gravity Waves. Journal of Engineering Mechanics. Vol. 129. No. 7. pp. 739-750
[9] Jiammeepreecha W., Chucheepsakul S. and Huang T. (2012). Nonlinear Static
Analysis of Deep Water Axisymmetric Half Drop Shell Storage Container with
Constrained Volume. In Proceedings of the Twenty-Second International Offshore
and Polar Engineering Conference. pp. 863-871. Rhodes, Greece
[10] Jabbarizadeh S. and Karr D.G. (2013). Analytical and Numerical Analyses of
Partially Submerged Membranes. Journal of Engineering Mechanics. Vol. 139. No. 12.
pp. 1699-1707
[11] Jiammeepreecha W., Chucheepsakul A. and Huang T. (2015). Parametric Study of
an Equatorially Anchored Deep Water Fluid-Filled Periodic Symmetric Shell with
Constraint Volume. Journal of Engineering Mechanics. Vol. 141. No. 8. pp. 04015019-1-9
[12] Langhaar H.L. (1964). Foundations of Practical Shell Analysis. Department of
Theoretical and Applied Mechanics, University of Illinois at Urbana-Champaign,
Illinois
[13] Langhaar H.L. (1962). Energy Methods in Applied Mechanics. John Wiley & Sons, Inc.,
New York
[14] Cook R.D., Malkus D.S., Plesha M.E. and Witt R.J. (2002). Concepts and Applications
of Finite Element Analysis. John Wiley & Sons, Inc., New York
[15] Fl gge W., (1973). Stresses in Shells. Springer-Verlag., Berlin
[16] Huang T., Bisarnsin T., Schachar R.A. and Black T.D. (1988). Corneal Curvature
Change Due to Structural Alternation by Radial Keratotomy. Journal of Biomechanical
Engineering. Vol. 110. No. 3. pp. 249-253
[17] Yeh H.L., Huang T. and Schachar. R.A. (2000). A Closed Shell Structured Eyeball
Model with Application to Radial Keratotomy. Journal of Biomechanical Engineering.
Vol. 122. No. 5. pp. 504-510
[18] Jiammeepreecha W., Chucheepsakul A. and Huang T. (2014a). Nonlinear Static
Analysis of Deep Water Axisymmetric Spherical Half Drop Shell. KMUTT Research
and Development Journal. Vol. 37. No. 2. pp. 239-255
[19] Jiammeepreecha W., Chucheepsakul A. and Huang T. (2014b). Nonlinear Static
Analysis of an Axisymmetric Shell Storage Container in Spherical Polar Coordinates
with Constraint Volume. Engineering Structures. Vol. 68. pp. 111-120