ลักษณะการสั่นอิสระของแผ่นวัสดุผสมแบบชั้นที่มีรูหลายรูด้วยการวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์ Free Vibration Characteristics of Layered Composite Plates with Multiple Holes Using Finite Element Analysis
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาลักษณะการสั่นอิสระและประเมินความถี่ธรรมชาติของแผ่นวัสดุผสมแบบชั้นชนิด Kevlar 49 ที่มีรูสี่เหลี่ยมมุมมนหลายรูแบบสมมาตร โดยใช้การวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์ร่วมกับการวิเคราะห์โมดัลในโปรแกรม ANSYS ขอบเขตของการศึกษาเน้นความถี่ธรรมชาติห้าโหมดแรก และพิจารณาผลของพารามิเตอร์ทางโครงสร้าง ได้แก่ เงื่อนไขขอบเขต จำนวนชั้น มุมการวางชั้นวัสดุ อัตรารัศมีมุมมน อัตราส่วนความยาวต่อความกว้างของแผ่น อัตราส่วนความยาวต่อความกว้างของรู อัตราส่วนพื้นที่เจาะรู จำนวนรูในทิศทาง x และ y รวมถึงระยะห่างระหว่างรูในแต่ละทิศทาง ขั้นตอนการศึกษาประกอบด้วยการสร้างแบบจำลองจากกรณีพื้นฐานไปสู่แบบจำลองที่ซับซ้อน การทดสอบการลู่เข้าของเมช และการตรวจสอบความถูกต้องของผลจำลองกับข้อมูลอ้างอิง ก่อนนำแบบจำลองไปศึกษาพารามิเตอร์ ผลการศึกษาพบว่าเงื่อนไขขอบเขตแบบยึดแน่นทุกด้านให้ความถี่ธรรมชาติสูงที่สุด จำนวนชั้นที่มากขึ้นและการวางชั้นแบบไขว้ให้ความถี่ธรรมชาติสูงกว่ากรณีชั้นเดี่ยวทิศทางเดียว ขณะที่การเพิ่มอัตราส่วนความยาวต่อความกว้างของแผ่น อัตราส่วนความยาวต่อความกว้างของรู อัตราส่วนพื้นที่เจาะรู และจำนวนรู มีแนวโน้มลดความถี่ธรรมชาติของแผ่น ส่วนรัศมีมุมมนของรูมีผลทำให้ค่าความถี่เปลี่ยนแปลงอยู่ระหว่างกรณีรูสี่เหลี่ยมไม่มนกับรูวงกลม ผลลัพธ์นี้สามารถใช้เป็นข้อมูลตั้งต้นสำหรับการออกแบบแผ่นวัสดุผสมที่มีรูเจาะและเป็นฐานเปรียบเทียบสำหรับการทดลองหรือการจำลองขั้นสูงในอนาคต
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
เนื้อหาและข้อมูลในบทความที่ลงตีพิมพ์ในวารสารวิชาการโรงเรียนนายเรือ ด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ถือเป็นข้อคิดเห็นและความรับผิดชอบของผู้เขียนบทความโดยตรง ซึ่งกองบรรณาธิการวารสาร ไม่จำเป็นต้องเห็นด้วย หรือร่วมรับผิดชอบใด ๆ
บทความ ข้อมูล เนื้อหา รูปภาพ ฯลฯ ที่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิชาการโรงเรียนนายเรือ ด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ถือเป็นลิขสิทธิ์ของโรงเรียนนายเรือ หากบุคคลหรือหน่วยงานใดต้องการนำทั้งหมดหรือส่วนหนึ่งส่วนใดไปเผยแพร่ต่อหรือเพื่อกระทำการใด ๆ จะต้องได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษรจากโรงเรียนนายเรือก่อนเท่านั้น
เอกสารอ้างอิง
Callister WD, Rethwisch DG. Fundamentals of materials science and engineering: An integrated approach. 5th ed. Hoboken (NJ): Wiley; 2016.
Harris B. Engineering composite materials. London: Maney Publishing; 1999.
Reddy JN. Mechanics of laminated composite plates and shells: Theory and analysis. 2nd ed. Boca Raton (FL): CRC Press; 2004.
Leissa AW. Vibration of plates. Washington (DC): National Aeronautics and Space Administration; 1969. Report No.: NASA SP-160.
Şimon-Marinică AB, Vlasin NI, Manea F, Florea GD. Finite element method to solve engineering problems using Ansys. MATEC Web Conf. 2021;342:01015. doi:10.1051/matecconf/202134201015.
Bathe KJ. Finite element procedures. Upper Saddle River (NJ): Prentice Hall; 1996.
Qatu MS. Vibration of laminated shells and plates. Oxford: Elsevier Academic Press; 2004.
Phongsrisuk K, Ingsuwan P, Rangsri W, Klongpanich W. Free vibration analysis of symmetrically laminated composite rectangular plates using extended Kantorovich method. Maejo Int J Sci Technol. 2010;4(3):512-532.
Chikkol Venkateshappa S, Kumar P, Ekbote T. Free vibration studies on plates with central cut-out. CEAS Aeronaut J. 2019;10(2):623-632. doi:10.1007/s13272-018-0339-7.
Sinha L, Das D, Nayak AN, Sahu SK. Experimental and numerical study on free vibration characteristics of laminated composite plate with/without cut-out. Compos Struct. 2021;256:113051. doi:10.1016/j.compstruct.2020.113051.
Ramakrishna S, Rao KM, Rao NS. Free vibration analysis of laminates with circular cutout by hybrid-stress finite element. Composite Structures. 1992;21(3):177-185. doi:10.1016/0263-8223(92)90017-7.
Lee HP, Lim SP, Chow ST. Free vibration of composite rectangular plates with rectangular cutouts. Composite Structures. 1987;8(1):63-81.
Boay CG. Free vibration of laminated composite plates with a central circular hole. Composite Structures. 1996;35(4):357-368. doi:10.1016/S0263-8223(96)00037-2.
Sivakumar K, Iyengar NGR, Deb K. Free vibration of laminated composite plates with cutout. Journal of Sound and Vibration. 1999;221(3):443-470. doi:10.1006/jsvi.1998.2034.
Liew KM, Kitipornchai S, Leung AYT, Lim CW. Analysis of the free vibration of rectangular plates with central cut-outs using the discrete Ritz method. International Journal of Mechanical Sciences. 2003;45(5):941-959. doi:10.1016/S0020-7403(03)00109-7.
Huang M, Sakiyama T. Free vibration analysis of rectangular plates with variously-shaped holes. Journal of Sound and Vibration. 1999;226(4):769-786.
Hota SS, Padhi P. Vibration of plates with arbitrary shapes of cutouts. Journal of Sound and Vibration. 2007;302(4-5):1030-1036.
Wang G, Li W, Feng Z, Ni J. A unified approach for predicting the free vibration of an elastically restrained plate with arbitrary holes. International Journal of Mechanical Sciences. 2019;159:267-277. doi:10.1016/j.ijmecsci.2019.06.003.
Duan L, Jing Z. Vibration optimization of composite plates with multiple circular holes using two-dimensional sampling optimization method. Engineering Analysis with Boundary Elements. 2023;155:1131-1148. doi:10.1016/j.enganabound.2023.07.028.
Ju F, Lee HP, Lee KH. Free vibration of composite plates with delaminations around cutouts. Composite Structures. 1995;31(2):177-183. doi:10.1016/0263-8223(95)00016-X.
