受轴压旋转复合叠层圆锥截柱壳基本振频对纤维角度之最佳化分析.pdf

2014 SIMULIA Regional User Meeting  受軸壓旋轉複合疊層圓錐截柱殼基本振頻 對纖維角度之最佳化分析 胡宣德、張會昇 成功大學土木工程學系 摘要 複合疊層材料具備重量輕、高強度、高勁度、耐腐蝕、低導熱等優越特性，因此被廣 泛應用在各種先進工程結構中。而結構物會受到外在環境的影響，產生振動並有可能造成 共振現象，使結構體承受超過自身容許限度，導致過大變形而破壞。為了避免此現象，因 此結構設計上，對於結構體自然振動頻率的分析課題必不可少。 本文使用 ABAQUS有限元素軟體來分析複合疊層圓錐截柱殼之基本振動頻率，在受 到不同邊界條件、幾何形狀、軸向壓力、旋轉速度等條件影響下，並利用黃金切割搜尋法 來求出複合疊層圓錐截柱殼之最佳纖維角度及其對應之最高基本振動頻率。 設計受壓旋轉複合疊層圓錐截柱殼時，為了避開共振現象發生機率，可選擇適當的纖 維角度與幾何形狀，以提高複合疊層圓錐截柱殼之基本振動頻率。其研究成果可供業界參 考，相信對未來設計複合疊層圓錐截柱殼時會有所幫助。 關鍵字： 複合材料、基本振動頻率、纖維角度、軸向壓力、旋轉速度 ABSTRACT Composites possess light weight, high strength, high stiffness, corrosion resistance, low thermal conductivity and other superior characteristics. Composites is widely used in a variety of engineering structures. To avoid structures producing resonance phenomenon and to avoid materials exceeded the allowable limits, the natural frequency analysis of composites structures is essential topics. In this study, using finite element analysis software ABAQUS to analyze laminated truncated conical shells’s fundamental frequency. Subjected to the different boundary conditions ,geometric shapes, the axial pressure, rotational speed. The Golden section method is employed to find the optimal fiber orientations and its corresponding maximum fundamental frequency in the composite laminated cylindrical shells. Design a compressed rotating laminated truncated conical shell,which can avoid the incidence of resonance phenomena. Select the appropriate angle and geometry of the fiber to improve the fundamental frequency of laminated truncated conical shells. The research results are valuable to the industry. Keywords: composites 、fundamental frequency 、fiber angle 、axial pressure 、rotational speed 一、緒論 構。又因複合材料集中了高強度與質