Spectral analysis and structural response of periodic and quasi-periodic beams

Autor: Timorian, S, Petrone, G., De Rosa, S, Franco, F, Ouisse, M., Bouhaddi, N
Přispěvatelé: Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174) (FEMTO-ST), Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science
Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, SAGE Publications, 2019, ⟨10.1177/ToBeAssigned⟩
ISSN: 0954-4062
DOI: 10.1177/ToBeAssigned⟩
Popis: International audience; Periodic structures found a big interest in engineering applications because they introduce frequency band effects, due to the impedance mismatch generated by periodic discontinuities in the geometry, material or boundary conditions, that can improve the vibroacoustic performances. However, the presence of defects or irregularity in the structure, leads to a partial lost of regular periodicity (called quasi-periodic structure) that can have a noticeable impact on the vibrational and/or acoustic behaviour of the elastic structure. The irregularity can be tailored to have impact on dynamical behaviour. In the present paper numerical studies on the vibrational analysis of one-dimensional finite, periodic and quasi-periodic structures are presented. The contents deal with the finite element models of beams focused on the spectral analysis and the damped forced responses. The quasi-periodicity is defined by invoking the Fibonacci sequence for building the assigned variations (geometry and material) along the span of finite element model. Similarly, the same span is used as a super unit cell with Floquet-Bloch conditions waves for analysing the infinite periodic systems. Considering both longitudinal and flexural elastic waves, the frequency ranges corresponding to band gaps are investigated. The wave characteristics in quasi-periodic beams, present some elements of novelty and could be considered for designing structural filters and controlling the properties of elastic waves. Prepared using sagej.cls; Les structures périodiques ont trouvé un grand intérêt dans les applications d'ingénierie car elles introduisent des effets de bande de fréquence, en raison de l'inadéquation d'impédance générée par les discontinuités périodiques dans la géométrie, le matériau ou les conditions aux limites, qui peuvent améliorer les performances vibroacoustiques. Cependant, la présence de défauts ou d'irrégularités dans la structure, conduit à une perte partielle de périodicité régulière (appelée structure quasi-périodique) qui peut avoir un impact notable sur le comportement vibratoire et / ou acoustique de la structure élastique. L'irrégularité peut être adaptée pour avoir un impact sur le comportement dynamique. Dans le présent article, des études numériques sur l'analyse vibrationnelle des structures finies unidimensionnelles, périodiques et quasi-périodiques sont présentées. Le contenu traite des modèles d'éléments finis de faisceaux focalisés sur l'analyse spectrale et les réponses forcées amorties. La quasi-périodicité est définie en invoquant la séquence de Fibonacci pour construire les variations attribuées (géométrie et matériau) le long de la durée du modèle par éléments finis. De même, la même plage est utilisée comme super-cellule unitaire avec des conditions de Floquet-Bloch pour analyser les systèmes périodiques infinis. En considérant les ondes élastiques longitudinales et flexionnelles, les gammes de fréquences correspondant aux bandes interdites sont étudiées. Les caractéristiques des ondes dans les faisceaux quasi-périodiques présentent certains éléments de nouveauté et pourraient être prises en compte pour la conception de filtres structuraux et le contrôle des propriétés des ondes élastiques.
Databáze: OpenAIRE
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