Journal of Space Science and Technology

Journal of Space Science and Technology

Parametric Resonance of Auxetic Sandwich Cylindrical Structure Subjected to Harmonic Axial

Document Type : Original Research Paper

Authors
1 Faculty of Materials & Manufacturing Technologies, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
2 Faculty of Materials & Manufacturing Technologies, Malek Ashtar University of Technology, Lavizan, Tehran, Iran
Abstract
In aerospace structures, parametric resonance or dynamic instability, a destructive phenomenon, can occur due to fluctuating excitation sources such as engine thrust. Auxetic materials and structures are increasingly developed in advanced industries such as aerospace and aviation. Due to their negative Poissons’s ratio, they show interesting static and dynamic behaviors. In this paper, an auxetic structure is used in the core of a thin sandwich cylindrical shell. The effect of geometric parameters of the unit cell of the cellular auxetic core structure is modeled according to the existing relation for the equivalent mechanical properties. Based on the classical shell theory, the dynamic stability of aluminum three layered sandwich cylindrical shells with auxetic core under combined static and periodic loading is investigated. Expansion of a normal mode for the equations of motion leads to a Mathieu-Hill system of equations. The Bolotin method is employed to determine the instability regions for solving the Mathieu-Hill equations. Validation of the natural frequency and dynamic stability results is performed by comparison with other researchers' publications. Then, parametric study is achieved by studying the influence of the geometric parameters of the unit cell on the dynamic stability of the shell. Results show that the corner angle and dimensional aspect ratio of the unit cell govern the size and origin frequency of the unstable areas.
Keywords
Subjects

Article Title Persian

تشدید پارامتری سازه استوانه‌ای ساندویچی آگزتیک تحت اثر نیروی محوری هارمونیک

Authors Persian

رضا آذرافزا 1
علی داور 2
1 استادیار، دپارتمان مکانیک دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
2 مجتمع دانشگاهی مواد و فناوریهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، لویزان، تهران
Abstract Persian

در سازه‌های هوافضا، تشدید پارامتری یا ناپایداری دینامیکی، یک پدیده مخرب، می‌تواند به دلیل منابع تحریک نوسانی مانند نیروی رانش موتور رخ دهد. مواد و سازه‌های آگزتیک به طور فزاینده‌ای در صنایع پیشرفته مانند هوافضا و هوانوردی توسعه یافته‌اند. به دلیل نسبت پواسون منفی آنها، رفتارهای استاتیکی و دینامیکی جالبی از خود نشان می‌دهند. در این مقاله، از یک ساختار آگزتیک در هسته یک پوسته استوانه‌ای ساندویچی نازک استفاده شده است. تأثیر پارامترهای هندسی سلول واحد ساختار هسته آگزتیک سلولی طبق رابطه موجود برای خواص مکانیکی معادل مدل‌سازی شده است. بر اساس نظریه کلاسیک پوسته، پایداری دینامیکی پوسته‌های استوانه‌ای ساندویچی سه لایه آلومینیومی با هسته آگزتیک تحت بارگذاری ترکیبی استاتیکی و تناوبی بررسی شده است. بسط یک حالت نرمال برای معادلات حرکت منجر به یک سیستم معادلات متیو-هیل می‌شود. از روش بولوتین برای تعیین نواحی ناپایداری برای حل معادلات متیو-هیل استفاده شده است. اعتبارسنجی نتایج فرکانس طبیعی و پایداری دینامیکی با مقایسه با انتشارات سایر محققان انجام می‌شود. سپس، مطالعه پارامتری با بررسی تأثیر پارامترهای هندسی سلول واحد بر پایداری دینامیکی پوسته انجام می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که زاویه گوشه و نسبت ابعاد سلول واحد، اندازه و فرکانس مبدا نواحی ناپایدار را کنترل می‌کنند.

Keywords Persian

ساختار ساندویچی آگزتیک
پوسته استوانه‌ای
پایداری دینامیکی
معادلات متیو-هیل
تشدید پارامتری

Articles in Press, Accepted Manuscript
Available Online from 03 November 2025

  • Receive Date 13 August 2025
  • Revise Date 22 October 2025
  • Accept Date 25 October 2025
  • First Publish Date 03 November 2025