مدلسازی تحلیلی ارتعاشات عرضی خطی و غیرخطی صفحه کامپوزیتی الیاف شیشه‌ای زمینه اپوکسی تقویت شده با نانوذرات کربنی با شرایط یک سرگیردار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک ، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

2 استاد، گروه مهندسی مکانیک ، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

3 دکترای تخصصی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اتاوا، اتاوا،کانادا

چکیده

در این پژوهش ارتعاشات عرضی صفحه‌ی کامپوزیتی الیاف شیشه‌ای زمینه اپوکسی تقویت شده با نانو ذرات کربنی مورد بررسی قرار گرفته‌است. برای این منظور معادلات حرکت صفحه‌ی کامپوزیتی مورد نظر بر اساس نظریه‌ی تغییر شکل برشی مرتبه سوم نوشته شده‌است، سپس این معادلات با استفاده از معادلات حالت و روش گلرکین به یک معادله دیفرانسیل معمولی غیر خطی تبدیل شده‌اند و فرکانس طبیعی خطی ورق استخراج شده‌است. برای به دست آوردن فرکانس طبیعی غیرخطی از روش مقیاس‌های زمانی چندگانه استفاده شده‌است. سپس ورق با استفاده از دو نوع نانوذره تقویت شده‌است و تاثیر این نانوذرات و درصدجرمی آن‌ها بر روی فرکانس طبیعی خطی مورد بررسی قرار گرفته است. در اخر نیز تاثیر پارامترهای هندسی شامل ضخامت و نسبت طول به عرض ورق در حالت‌های بدون تقویت‌کننده و تقویت شده توسط نانوذرات با درصدجرمی‌های متفاوت مورد مطالعه قرار گرفته‌است. با تقویت صفحه‌ی کامپوزیتی توسط نانوذرات کربنی و با افزایش نسبت طول به عرض صفحه، فرکانس طبیعی صفحه افزایش می‌یابد اما افزایش درصدجرمی نانوذرات کربنی و افزایش ضخامت صفحه کاهش فرکانس طبیعی را به دنبال دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Rafiee M., Liu X.F., He X.Q., Kitipornchai S., Geometrically nonlinear free vibration of shear deformable piezoelectric carbon nanotube/fiber/polymer multiscale laminated composite plates, Journal of Sound and Vibration, 2014.
Rafiee M., Nitzsche F., Labrosse MR., Fabrication and experimental evaluation of vibration and damping in multiscale graphene/fiberglass/epoxy composites, Journal of Composite Materials, pp. 1-14, 2019.
Rafiee M., Ninzsche F., Llaliberte J., Hind S., Robitaille F., Labrose M. R., a, Thermal properties of doubly reinforced fiberglass/epoxy composites with graphene nanoplatelets, graphene oxide and reduced-graphene oxide, Composites, 2018.
liao-liang k., yang J and kitipornchai S., Nonlinear free vibration of functionally gradedcarbon nanotube-reinforced composite beams, Composite structure, Vol. 92, pp. 676-683.
Shen H.-S., Nonlinear bending of functionally graded carbon nanotube-reinforced composite plates in thermal environments, Composite Structures, Vol. 91, pp. 9-19, 2009.
Shen  S., Chen li Zhang., Tempereture-dependent elastic properties of single-walled carbon nanotubes: prediction from molecular dynamics simulation, Applied Physics Lettesrs, Vol. 89, pp. 562-578, 2006.
Khan A, SU Li Cy. Ciddiqui S. N. E., Vibration damping characteristics of carbon fiber-reinforced composites containing multi-walled carbon nanotubes., Compos SciTechnol, Vol. 71, p. 1486–1494, 2011.
Rafiee M., Ninzsche F., Labrosse MR., Effect of functionalization of  carbon nanotubes on vibration and damping  characteristics of epoxy nanocomposites, Polym Test, Vol. 69, p. 385–395, 2018.
Rafiee M., He XQ., Mareishi. S. e. a., Modeling and stress analysis of smart CNTs/fiber/polymer multiscale composite plates., Int J Appl Mech, Vol. 6: 1450025, 2014.
Rafiee M., Ninzsche F., Labrosse.MR, Cross-sectional design and analysis of multiscale carbon nanotubes-reinforced composite beams and blades, Int J Appl Mech, Vol. 1850032, 2018.
Rafiee M., Nitzsche F., Labrosse MR., Processing, Manufacturing, and Characterization of Vibration Damping in Epoxy Composites Modified With Graphene Nanoplatelets, Polymer Composites, 2019.
He XQ, Rafiee M, Mareishi S., Large amplitudevibration of fractionally damped viscoelastic CNTs/fiber/polymemultiscale composite beams., Compos Struct , Vol. 131, p. 1111–1123., 2015.
Mareishi .S, Kalhori. H, Rafiee .M. Nonlinear forced vibration response of smart two-phase nano-composite beams to external harmonic excitations, Curved Layer Struct, Vol. 1, p. 150–161., 2015.
Wang F., Dirzal LT., Qin Y., Huang Z., Mechanical properties and thermal conductivity of graphene nanoplatelet/epoxy composites, J Mater Sci, p. 50:1082–93, 2014.
Li J, Wu Z, Huang C, Li L. Multiscale carbon nanotube-woven glass fiber reinforced cyanate ester/epoxy composites for enhanced mechanical and thermal properties., Compos Sci Technol, Vol. 104, pp. 8-81, 2014.
Zhu D., Qi Y., Yu W., Chen L., Wang M., Xie H., Enhanced Thermal Conductivity for Graphene Nanoplatelets/Epoxy Resin Composites, J Therm Sci Eng Appl , Vol. ;10:011011, 2017.
Krieg AS ،King Ja, Jaszczak DC, et.al. Tensile and conductivity properties of epoxy composites containing carbon black and graphene nanoplatelets, J Compos Mater, Vol. 0, p. 1–10, 2018.
Gao J, Yu J, Wu X, et.al. Enhanced thermal properties for epoxy composites with a three-dimensional graphene oxide filler, Fibers Polym, Vol. 16:2617–26, 2015.
Li M., Tang C., Zhung L., et.al. A thermally conductive epoxy polymer composites with hybrid fillers of copper nanowires and reduced graphene oxide, J Mater Sci Mater Electron, Vol. ;0:0, 2017.
·Zhang,M. H. Zhao. Nonlinear dynamics of composite laminated cantilever rectangular plate subject to third-order piston aerodynamics, Acta Mech, Vol. 225, p.p 1985–2004, 2014.
Reddy J., Mechanics of Laminated Composite Plates and Shells. Theory and Analysis, New York : CRC Press, 2004.
 Nayfeh A.H., mook D.T., Nonlinear Oscillations, New York: Wiley, 1979.
Rafiee M., Nitzsesche F., Labrosse M.R., Modeling and mechanical analysis of multiscale fiber-reinforced graphenecomposites: Nonlinear bending, thermal post-buckling and large amplitude vibration, International Journal of Non-Linear Mechanics, Vol. 103, pp. 104-112, 2018.
. Milazzo A., Layer-wise and equivalent single layer models for smart multilayered plates, Composites part b, engineering, Vol. 67, pp. 62-75, 2014.