مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل رزونانسی و ارتعاشات غیرخطی آزاد یک تیر نانوکامپوزیتی با میرایی داخلی

نویسندگان
1 دانشجو/دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی
2 رئیس دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه شهید رجایی
3 استادیار/ دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی
چکیده
در این پژوهش ارتعاشات آزاد و رزونانس اولیه یک تیر نانوکامپوزیتی با میرایی داخلی بررسی شده است. فرض شده که نانولوله ها با آرایش و میانگین کسر حجمی‌های مختلف در طول تیر توزیع شده‌اند. سیستم شامل غیرخطی‌های هندسی و اینرسی می‌باشد. با اصل هامیلتون معادلات دیفرانسیل جزیی حرکت سیستم استخراج شده‌ و این معادلات توسط روش گلرکین به معادلات دیفرانسیل عادی تقلیل پیدا کرده‌اند. برای تحلیل سیستم از تئوری اغتشاشات استفاده شده‌است. در تحلیل آزاد، عباراتی تحلیلی برای دامنه و فاز و فرکانس طبیعی غیرخطی به‌دست آورده شده‌است واثرات مربوط به پارامترهای سیستم نظیر ضرایب میرایی، نوع آرایش نانولوله ها، میانگین کسر حجمی و ... برروی این پارامترها بررسی شده است. در تحلیل آزاد مشاهده می‌شود با افزایش میرایی خارجی دامنه کاهش یافته و با افزایش میانگین کسر حجمی، فرکانس طبیعی غیرخطی سیستم بزرگ‌تر خواهد شد. در تحلیل رزونانسی مشاهده شده است که با افزایش ضریب میرایی داخلی دامنه‌ی سیستم کاهش خواهد یافت و محل نقاط انشعابی سیستم تغییر می-کند. همچنین نوع آرایش نانولوله‌ها و میانگین کسر حجمی آن‌ها بر پاسخ اجباری سیستم و نقاط انشعابی تاثیر مهمی می‌گذارند. همچنین مشاهده می‌شود که با افزایش دامنه‌ی تحریک خارجی، دامنه‌ی سیستم افزایش یافته و انشعابات در ضرایب میرایی داخلی بزرگ‌تری به‌وقوع می‌پیوندد. یک تیر ایزوتروپیک در بیش‌ترین میرایی داخلی و تیر نانوکامپوزیتی در کم‌ترین میرایی داخلی به حالت کاملا پایدار خواهند رسید.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Resonance analysis and free nonlinear vibrations of a nanocomposite with internal damping

نویسندگان English

Reza Ghazi 1
Gholamhasan Payghaneh 2
Majid Shahgholi 3
1 Student/Shahid Rajaee Teacher Training University
2 Head Of faculty Of Mechanical Engineering
چکیده English

In this study, free vibrations and resonances analysis of a nanocomposite beam with internal damping is investigated. For this purpose the various distributions of carbon nanotubes with arbitrary average volume fractions are considered. System includes the geometry and inertia nonlinearities. With the aid of Hamilton principle the equations of motion are derived and using the Galerkin method are reduced to ordinary ones. To analyze the system the multiple scales method is utilized. In free analysis the analytical expressions for amplitude, phase and nonlinear natural frequency are obtained. Also, the effect of system parameters such as damping coefficients, kind of the carbon nanotube distribution, average volume fraction of nanotubes in them are probed. In free analysis, it is observed that by increasing the external damping the amplitude is decreased. Also, by increasing the average volume fraction, the nonlinear natural frequency is increased. In resonance analysis, by depicting the frequency response curves, it is observed that by increasing internal damping coefficient the amplitude is decreased and the loci of the bifurcations is changed. Also carbon nanotube distribution and average volume fractions of them on the solution and bifurcations have an important effect. Also, it is seen that by decreasing the external force, the amplitude of the system is decreased and bifurcations occur in higher internal damping coefficients. An isotropic beam in the highest and a nano-composite beam in the lowest values of internal damping coefficients become completely stable.

کلیدواژه‌ها English

Free vibrations
Stability
viscoelastic beam
carbon nano tubes
perturbations theory