محاسبه فرکانس‌های طبیعی تیرهای دو بعدی خمشی منشوری دارای جرم و الاستیسیته گسترده با استفاده از روشی ابتکاری

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران

2 دانشجوی دکتری سازه، دانشگاه قم، دانشکده فنی و مهندسی، قم، ایران

3 دانشجوی دکتری سازه، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، مازندران، ایران

doi
10.48303/bese.2021.247215
چکیده

در این مقاله، با روشی جدید و با رسم نمودار تغییرات فرکانس‌های طبیعی تیرهای خمشی منشوری بر حسب پارامتری که متناسب با جذر فرکانس زاویه ­ای این سیستم­ هاست، فرکانس‌های طبیعی این تیرها شناسایی شده است. در این تحقیق، از توابع درون­ یابی جدیدی که متشکل از توابع مثلثاتی و نمایی است، به‌جای توابع درون­یابی متعارف که شامل چند جمله ­ای­ های درجه سه می­ باشند، استفاده شده است. مقادیر آرگومان این توابع شامل پارامتری موسوم به بتا است که متناسب با جذر فرکانس زاویه ­ای تیر خمشی می ­باشد. با تغییر این پارامتر در محدوده­ای مناسب و با گامی مشخص، فرکانس‌های تیر خمشی با محاسبه ماتریس ­های سختی و جرم و به ازای مقادیر مختلف بتا محاسبه شده و نمودار تغییرات فرکانس‌های تیر خمشی بر حسب بتاهای مختلف رسم می­ گردد. از دیدگاه اجزای محدود، این تیرها دارای درجه آزادی معینی هستند که به تعداد این درجات آزادی و به ازای یک بتا مشخص، می‌توان برای آنها فرکانس طبیعی ارتعاشی محاسبه نمود. با بررسی نمودارهای فرکانس‌های مختلف تیر خمشی مورد نظر بر حسب پارامتر بتا و نیز با داشتن فرکانس‌هایی تقریبی که با روش اجزای محدود متعارف به دست می ­آید و مقایسه آنها با یکدیگر، می­ توان فرکانس‌های تیر را با دقت بالاتری به دست آورد. در این مقاله، سه نوع تیر خمشی منشوری با شرایط تکیه ­گاهی مختلف به‌تفصیل مورد بررسی قرار گرفتند و فرکانس ­هایی که از این روش ابتکاری برای آنها به دست آمد در مقایسه با روش اجزای محدود متعارف دارای دقت بالاتری مخصوصاً برای مدهای ارتعاشی بالاتر بودند.