Ali Akbari Rasa, Ahmad (2017) Analytical investigation of the dynamic response of a Timoshenko thin-walled beam with asymmetric cross section under deterministic loads. Masters thesis, university of Mohaghegh Ardabili.
![]() |
Text (بررسی تحیلی پاسخ دینامیکی تیر جدار¬نازک تیموشنکو با مقطع نامتقارن تحت اثر بارهای قطعی)
Ahmad ali akbari rasa.pdf Download (593kB) |
Abstract
One of the main structural members which has a broad use in structure design, including aerospace, mechanic and construction structures is thin-walled beam. Some researches about theoretical analysis of uniform beam dynamic response with coupled bending-torsional vibration affected by fixed and random loads have been carried out. In most of these researches, cross-section of the beam was mono symmetric. Moreover, to model beam bending, Euler-Bernoulli theory is not capable of producing correct results when beams with large sections compared to their lengths or extraction of natural frequencies of higher modes are under study. In such conditions, Timoshinko beam theory in which shear deformation parameters and rotary inertia are considered should be employed. Thus, it is tried to consider modes where thin-walled Timoshenko beam is completely unsymmetrical and the response is delivered theoretically by using modal analysis. In the first step, differential equations of motion of the mentioned beam are extracted by using Hamilton's principle. The obtained equations are five dependent partial differential equations. The dependence of vibratory flexural and torsional components of the beam is because of non-concurrency of centroid and shear centers. Timoshenko theory has been used for modeling beam bending and Vlasov torsion theory has been used for modeling torsional twisting. Dynamic features of the beam are obtained by using free vibration analysis. For this purpose, the dynamic stiffness matrix is used. Applying the dynamic stiffness matrix method on the movement differential equations leads to the issue of nonlinear special value where Wittrick-Williams algorithm is employed to solve it. Orthogonality property of vibratory modes are extracted by applying differential equations of motion. Then the dynamic response of the beam with coupled bending-torsional vibrations affected by fixed loads with constant harmonic and step distribution is obtained. Finally, numerical examples are provided in order to determine the validation and verification of the mentioned formularizations.
Item Type: | Thesis (Masters) | ||||
---|---|---|---|---|---|
Persian Title: | بررسی تحیلی پاسخ دینامیکی تیر جدار¬نازک تیموشنکو با مقطع نامتقارن تحت اثر بارهای قطعی | ||||
Persian Abstract: | یکی از اعضای اساسی سازه که دارای کاربرد گسترده¬ای در طراحی سازه¬ها، از جمله سازه¬های هوافضا، مکانیک و سازه¬های عمرانی می¬باشد، تیرهای جدارنازک هستند. تحقیقاتی در زمینه تحلیل تئوریکی پاسخ دینامیکی تیر یکنواخت با ارتعاش وابسته خمشی- پیچشی که تحت اثر بارهای معین و بارهای ناگهانی قرار داشتند انجام شده است. در اکثر این تحقیقات مقطع تیر دارای یک محور تقارن است. همچنین زمانی که تيرهاي با ابعاد سطح مقطع بزرگ در مقايسه با طولشان مورد نظر هستند و يا استخراج فرکانس¬هاي طبيعي مودهاي بالاتر مورد نياز باشد، استفاده از تئوري تير اولر- برنولي براي مدل کردن خمش تير نتايج درستي ارائه نمي¬دهد، در چنين مواردي بايد از تئوري تير تيموشنکو استفاده شود که در آن پارامترهاي تغييرشکل برشي و اينرسي دوراني در فرمول¬بندي خمش تير لحاظ مي¬شود؛ بنابراین در این پایان¬نامه سعی شده است حالاتی در نظر گرفته شود که در آن تیر تیموشنکوی جدار¬نازک مورد نظر کاملاً نامتقارن بوده و پاسخ بهصورت تئوریکی و با استفاده از تحلیل مودال ارائه شده است. در مرحله اول، معادلات دیفرانسیل حاکم بر حرکت تیر مذکور با استفاده از روش اصل همیلتون استخراج می¬شود. معادلات به¬دست آمده به صورت پنچ معادله دیفرانسیل جزئی وابسته هستند. وابستگی مؤلفههای ارتعاشی خمشی و پیچشی تیر مورد نظر به¬ علت عدم انطباق مرکز جرم و مرکز برش می¬باشد. از تئوری تیموشنکو برای مدل¬سازی خمش تیر و از تئوری پیچش ولاسف برای مدل¬سازی پیچش استفاده شده است. مشخصات دینامیکی تیر مورد نظر با استفاده از تحلیل ارتعاش آزاد به¬ دست می¬آید. برای این منظور از ماتریس سختی دینامیکی استفاده می¬شود. اعمال روش ماتریس سختی دینامیکی دقیق بر روی معادلات دیفرانسیل حرکت به یک مسئله مقدار ویژه غیرخطی منجر می¬شود که برای حل آن از الگوریتم ویتریک- ویلیامز استفاده می¬شود. خواص تعامد مودهای ارتعاشی با استفاده از معادلات دیفرانسیل حرکت استخراج می¬شوند. سپس پاسخ دینامیکی تیر مورد نظر با ارتعاش وابسته خمشی- پیچشی تحت اثر بارهای معین با توزیع هارمونیکی و پله¬ای ثابت به¬ دست می¬آید. در نهایت برای تعیین اعتبار و صحت¬سنجی فرمول¬بندی¬های ذکر شده، مثال¬های عددی ارائه می¬گردد. | ||||
Supervisor: |
|
||||
Advisor: |
|
||||
Subjects: | Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering Divisions > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering |
||||
Divisions: | Subjects > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering |
||||
Date Deposited: | 13 Oct 2018 14:34 | ||||
Last Modified: | 13 Oct 2018 14:34 | ||||
URI: | http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/588 |
Actions (login required)
![]() |
View Item |