مطالعه رفتار ارتعاشات اجباری غیرخطی میکروورق نانوکامپوزیتی تقویت شده با نانولوله‌های کربنی واقع در محیط سیال ساکن تحت تأثیر نیروی مکانیکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، بندر انزلی، دانشگاه آزاد اسلامی، بندر انزلی، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، بندر انزلی، دانشگاه آزاد اسلامی، بندر انزلی، ایران

4 دکتری، گروه مهندسی مکانیک، بندر انزلی، دانشگاه آزاد اسلامی، بندر انزلی، ایران

چکیده

در این مقاله، رفتار ارتعاشات غیرخطی میکروورق نانوکامپوزیتی تقویت شده با نانولوله‌های کربنی در تماس با سیال ساکن بررسی شده است. معادلات حرکت با استفاده از نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول صفحات و در نظر گرفتن اثر اندازه‌های کوچک و تغییر شکل‌های بزرگ به دست آمده است. خواص مکانیکی معادل با استفاده از قانون مخلوط‌ها تعیین شده است. معادلات غیرخطی حاکم با استفاده از روش گالرکین گسسته‌سازی شده و پاسخ معادله به صورت عددی به دست آمده است. پس از صحت‌سنجی نتایج، تأثیر مشخصات هندسی میکروورق، پارامتر اندازه‌های کوچک، ارتفاع سیال و کسر وزنی نانولوله‌های کربنی بر فرکانس‌های طبیعی و پاسخ دینامیکی مطالعه شده است. نتایج نشان می‌دهد با افزایش ارتفاع سیال فرکانس طبیعی کاهش می‌یابد. همچنین، تقویت میکروورق با استفاده از نانولوله‌های کربنی باعث رفتار سخت‌شوندگی فنر نرم‌شونده شده و منحنی پاسخ را به طور قابل ملاحظه‌ای به سمت راست خم می‌کند. این خمش با تغییرات جزئی در فرکانس تحریک می‌تواند باعث بروز ناپایداری جهش شود. نمودارهای پاسخ زمانی، منحنی فاز و پوانکاره نشان می‌دهد که رفتار ارتعاشی متناوب، شبه‌متناوب و آشوبناک در سیستم اتفاق می‌افتد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Rezaee M, Sharafkhani N. Out-of-plane vibration of an electrostatically actuated microbeam immersed in flowing fluid. Nonlinear Dynamics. 2022;102;1-17.
  • Ajri M, Rastgoo A, Fakhrabadi MMS. Primary and secondary resonance analyses of viscoelastic nanoplates based on strain gradient theory. International Journal of Applied Mechanics. 2018;10;23-45.
  • Ramian A, Jafari-Talookolaei R-A, Valvo PS, Abedi M, editors. Free vibration analysis of a laminated composite sandwich plate with compressible core placed at the bottom of a tank filled with fluid. Structures.2021;29;32-38.
  • Li H-C, Ke L-L. Size-dependent vibration and dynamic stability of AFG microbeams immersed in fluid. Thin-Walled Structures.2021;161;107-132.
  • Meylan MH. The forced vibration of a thin plate floating on an infinite liquid. Journal of sound and vibration.1997;205; 581-91.
  • Wu Z, Ma X, Brett PN, Xu J. Vibration analysis of submerged rectangular microplates with distributed mass loading. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences.2014;465;1323-1336.
  • Karimi M, Khorshidi K, Dimitri R, Tornabene F. Size-dependent hydroelastic vibration of FG microplates partially in contact with a fluid. Composite Structures. 2020;244; 112320.
  • Khorshid K, Farhadi S. Free vibration analysis of a laminated composite rectangular plate in contact with a bounded fluid. Composite structures. 2013;104;176-187.
  • Kutlu A, Uğurlu B, Omurtag MH. A combined boundary-finite element procedure for dynamic analysis of plates with fluid and foundation interaction considering free surface effect. Ocean Engineering. 2017;145;34-43.
  • Ajri M, Seyyed Fakhrabadi MM, Asemani H. Viscoelastic effects on nonlinear dynamics of microplates with fluid interaction based on consistent couple stress theory. Journal of Computational Applied Mechanics. 2021;52;394-407.
  • Bakhsheshy A, Mahbadi The effect of fluid surface waves on free vibration of functionally graded microplates in interaction with bounded fluid. Ocean Engineering. 2019;194; 34-49.
  • Monemian Esfahani A, Bahrami M, Ghaffarian Anbarani SR. Forced transverse vibration analysis of a circular viscoelastic polymeric piezoelectric microplate with fluid interaction. Australian Journal of Mechanical Engineering. 2018;16;31-42.
  • Farsani SR, Jafari-Talookolaei R-A, Valvo PS, Goudarzi AM. Free vibration analysis of functionally graded porous plates in contact with bounded fluid. Ocean Engineering. 2021;219;108285.
  • Shahveh R, Jafari AA, Maghsoudpour A, Mohammadzadeh AR. Free nonlinear vibration analyzing of annular sector plate in contact with fluid. Journal of Solid and Fluid Mechanics. 2021;11;73-86.
  • Li H-C, Ke L-L, Wu Z-M, Yang J. Free vibration of FGM Mindlin plates submerged in fluid. Engineering Structures. 2022;259;114144.
  • Alijani A, Darvizeh M, Darvizeh A, Ansari R. Elasto-plastic pre-and post-buckling analysis of functionally graded beams under mechanical loading, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials: Design and Applications. 2015;229;146-165.
  • Darvizeh M, Darvizeh A, Ansari R, Alijani A. Pre- and post-buckling analysis of functionally graded beams subjected to statically mechanical and thermal loads. Scientia Iranica. 2015;22;778-791.
  • Farzaneh A, Mohammadzadeh A, Esrafili MD, Mermer O. Experimental and theoretical study of TiO2 based nanostructured semiconducting humidity sensor. Ceramics International. 2019;45;8362-8369.
  • Ajri M, Rastgoo A, Fakhrabadi MMS. Primary and Secondary Resonance Analyses of Viscoelastic Nanoplates Based on Strain Gradient Theory. International Journal of Applied Mechanics. 2018;10;78-92.
  • Ajri M, Seyyed Fakhrabadi MM. Nonlinear free vibration of viscoelastic nanoplates based on modified couple stress theory. Journal of Computational Applied Mechanics. 2018;49;44-53.
  • Morad I, Ali HE, Wasfy M, Mansour A, El-Desoky M. Effect of the biphase TiO2 nanoparticles on the dielectric and polaronic transport properties of PVA nanocomposite. Structure analysis and conduction mechanism. 2020;181;109-135.
  • Liew K, Lei Z, Zhang L. Mechanical analysis of functionally graded carbon nanotube reinforced composites. a review. Composite Structures. 2015;120;90-97.
  • Khazaei P, Mohammadimehr M. Vibration analysis of porous nanocomposite viscoelastic plate reinforced by FG-SWCNTs based on a nonlocal strain gradient theory. Computers and Concrete. 2020;26;31-52.
  • Arefi M, Firouzeh S, Bidgoli EM-R, Civalek Ö. Analysis of porous micro-plates reinforced with FG-GNPs based on Reddy plate theory. Composite Structures. 2020;247;112-131.
  • karimiasl M, Ebrahimi F, Mahesh V. On nonlinear vibration of sandwiched polymer- CNT/GPL-fiber nanocomposite nanoshells. Thin-Walled Structures. 2020;146;34-56.
  • Ghasemi Ghalebahman A, Bigdeli-Yeganeh M, Cheloeian E, Khademi-Kouhi M. Free vibration of piezoelectric boron nitride nanotube-based composite cylindrical micropanel embedded in an elastic medium subjected to electric potential via modified strain gradient theory. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. 2020;234;2309-2328.
  • Mohammad-Rezaei Bidgoli E, Arefi M. Free vibration analysis of micro plate reinforced with functionally graded graphene nanoplatelets based on modified strain-gradient formulation. Journal of Sandwich Structures & Materials. 2021;23;436-472.
  • Rezaiee-Pajand M, Arabi E, Moradi A. Static and dynamic analysis of FG plates using a locking free 3D plate bending element. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2021;43;1-12.
  • Soni S, Jain N, Joshi P. Vibration analysis of partially cracked plate submerged in fluid. Journal of Sound and Vibration. 2018;412;28-57.
  • Van Vinh P, Dung NT, Tho NC, Modified single variable shear deformation plate theory for free vibration analysis of rectangular FGM plates. Structures. 2020;29;1435-1444.
  • Saadatmand M, Shahabodini A, Ahmadi B, Chegini SN. Nonlinear forced vibrations of initially curved rectangular single layer graphene sheets: An analytical approach. Physica E:Low-dimensional Systems and Nanostructures. 2021;127;114-32.
  • Shen H-S. Thermal buckling and postbuckling behavior of functionally graded carbon nanotube-reinforced composite cylindrical shells. Composites Part B: Engineering. 2012;43;1030-1039.
  • Wang Y, Li F-M, Wang Y-Z. Nonlinear vibration of double layered viscoelastic nanoplates based on nonlocal theory. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. 2015;67;65-76.
  • Pradhan S, Phadikar J. Nonlocal elasticity theory for vibration of nanoplates. Journal of Sound and Vibration. 2009;325;206-223.
  • Kitipornchai S, He X, Liew K. Continuum model for the vibration of multilayered graphene sheets. Physical Review B. 2005;72;075443.

 

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار