عنوان
بررسي ارتعاش آزاد ورق مركب قطاعي و حلقوي شكل تقويت شده با نانولوله كربن به صورت مدرج تابعي با لايه‌ي پيزوالكتريك
نويسنده اصلي
رزمي، محمد حسين
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
در پژوهش حاضر ارتعاش آزاد ورق ضخيم قطاعي و حلقوي شكل تقويت‌شده با نانولوله‌ي كربن همراه با لايه پيزوالكتريك در بالا و پايين ورق مورد بررسي قرارگرفته است. از آن‌جا كه ورق مورد نظر مدرج تابعي است، خواص آن در راستاي ضخامت تغيير مي‌كند. از جمله خواصي كه در راستاي ضخامت تغيير مي‌كنند مي‌توان مدول الاستيسيته، نسبت پوآسون و چگالي را نام برد. براي شبيه‌سازي اين خواص، از قانون اصلاح‌شده مخلوط‌ها و روابط ديناميك مولكولي استفاده شده است. توزيع‌هاي مختلف نانولوله كربن در كسرهاي حجمي مختلف آن در راستاي ضخامت مورد بررسي قرار گرفته است. براي به‌دست آوردن ميدان جابه‌جايي و كرنش ورق ضخيم مركب، از تئوري مرتبه اول برشي استفاده شده است. ورق مركب تقويت‌شده با نانولوله‌هاي كربن به صورت مدرج تابعي، داراي مقاومت كششي و گرمايي بالاتر و رسانايي گرمايي قوي‌تر نسبت به كامپوزيت‌هاي لايهاي مي‌باشد. همچنين در كامپوزيت‌هاي لايهاي، ممكن است تنش برشي بين لايه‌ها اتقاق بيافتد و تنش‌هاي حرارتي موجب جدا شدن لايه‌ها و ضعيف‌شدن اتصال بين لايه‌ها شود در حالي كه اين مشكل در ورق تقويت‌شده با نانولوله‌هاي كربن حل شده است. با توجه به اينكه فاز زمينه ورق مورد نظر از جنس پليمر است و مدول يانگ، چگالي و استحكام پاييني دارد، اضافه كردن نانولوله‌هاي كربني به عنوان فاز تقويت‌كننده باعث افزايش استحكام ورق مي‌شود. از لايه‌هاي پيزوالكتريك به عنوان عملگر استفاده شده است و با اعمال اختلاف پتانسيل به آن‌ها مي‌توان تغييرات فركانس طبيعي را به‌دست آورد. معادلات حركت و معادلات الكتريكي از راه‌كار ريلي-ريتز كه از روش‌هاي قوي مبتني بر انرژي است، بدست آمده و با حل سيستم مقدار ويژه در نرم‌افزار متلب(MATLAB) ، فركانس‌هاي طبيعي ورق و شكل مودهاي ارتعاشي به‌دست مي‌آيد. جهت اعمال شرايط مرزي از توابع كمكي و توابع شكل مناسب براي متغيرهاي اصلي استفاده شده است. مقادير فركانسي بدست آمده صحت خوبي با مراجع ارائه شده دارد. پارامترهاي موثر بر تغيير فركانس از قبيل دما، زاويه قطاع ورق، تغييرات شعاع ورق، ضخامت، كسر حجمي نانولوله كربن و شرايط مرزي مختلف مورد بررسي قرار مي‌گيرد. همچنين اثر ميدان الكتريكي ايجاد شده بر فركانس‌هاي ورق در شرايط مرزي الكتريكي مدار باز و مدار بسته مورد بحث قرار مي‌گيرد و با يكديگر مقايسه مي‌شوند. نتايج نشان داد كه در ميان توزيع‌هاي مختلف نانولوله كربن در راستاي ضخامت، توزيع ايكس شكل ((FGX بيشترين مقادير فركانسي را دارد. با افزايش زاويه قطاع ورق فركانس‌هاي طبيعي به مقدار خاصي همگرا مي‌شوند و اختلاف بين سه مود اول فركانسي كاهش مي‌يابد. در مورد اثر ضخامت مي‌توان گفت با توجه به اينكه ورق، ضخيم است با افزايش ضخامت، سختي سازه و جرم سازه افزايش مي‌يابد و در نتيجه فركانس‌هاي طبيعي با شيب ملايمي افزايش مي‌يايد. از طرفي مقدار فركانس‌ها در شرايط مرزي الكتريكي مدار باز نسبت به حالت مدار بسته بيشتر است. همچنين مشاهده گرديد كه با كاهش زاويه قطاع ورق اختلاف بين مقادير فركانس‌هاي طبيعي در حالت مدار باز و مدار بسته الكتريكي افزايش مي‌يابد.
شماره ركورد
229610
گرايش رشته تحصيلي
طراحي كاربردي
دانشكده
مهندسي مكانيك
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان