بررسی تجربی اثر عمق آب در کاهش فرکانس خمش اجسام کشیده

Abstract

آنالیز مودال سازه‌های ثابت و متحرک دریایی به منظور به دست‌آوردن فرکانس‌های طبیعی و شکل مود‌ها در طراحی مهندسی یکی از گام-های اساسی می‌باشد. در صورتی که فرکانس تحریک سازه نزدیک فرکانس طبیعی آن شود، سازه دچار تشدید و ناپایداری خواهد شد. فرکانس‌های طبیعی یک سازه به دلیل بزرگی جرم افزوده در آب، کمتر از فرکانس‌های طبیعی آن در خلأ می‌باشد. از این‌رو یافتن نحوه کاهش فرکانس‌های طبیعی سازه‌ها در زیر آب و شکل وابستگی فرکانس ارتعاشات به عمق در زیر آب، برای پایش شرایط تشدید مسئله مهمی می‌باشد. در این مقاله، به بررسی فرکانس طبیعی اجسام استوانه‌ای در هوا و زیر آب پرداخته و اثرات سطح بر میزان کاهش فرکانس طبیعی سازه با استفاده از روش‌های تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. به همین منظور سه نمونه مدل استوانه‌ای متشکل از 7 کابین با شکل خارجی متفاوت و از جنس آلومینیوم طراحی و ساخته شده و سپس روی نمونه‌های مورد‌نظر در هوا توسط دستگاه ارتعاش‌سنج تست آنالیز مودال انجام شده است. پس از به دست آوردن فرکانس طبیعی و شکل مود‌های نمونه در هوا بر روی هر سه نمونه در 15 عمق مختلف آب (از حالت شناور تا عمق 3 متری) آزمون آنالیز مودال انجام و اطلاعات مورد ‌نظر (فرکانس طبیعی و شکل مود) به ‌دست می‌آید. در قسمت بعد نتایج حل عددی تحلیلی نمونه‌ها در هوا و در نرم‌افزار ANSYS و نیز یک تکنیک نیمه‌تحلیلی در شرایط کاملاً غوطه‌ور، با نتایج به دست آمده از آزمون‌های تجربی مقایسه شده که تطابق خوبی را نشان می‌دهند، البته اندکی انحراف در این نتایج مشاهده می‌شود که لازم است در آینده بررسی بیشتری روی آن صورت گیرد.