مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

حل دقیق ارتعاشات آزاد نانو صفحه‌های مستطیل شکل با استفاده از تئوری مرتبه سوم برشی غیر محلی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری / دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران
2 دانشگاه علم وصنعت /استاد
3 کارشناسی ارشد / دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران
4 کارشناسی ارشد / باشگاه پژوهشگران جوان، دانشگاه آزاد اسلامی سمنان
چکیده
در این مقاله، اثرات مقیاس کوچک بر روی ارتعاشات آزاد نانو صفحات مستطیلی، بر اساس تئوری غیر محلی تغییر شکل برشی مرتبه سوم ردی و با استفاده از یک روش دقیق تحلیلی بررسی شده است. به منظور حل دقیق معادلات حرکت، ابتدا معادلات بی‌بعد شده و با استفاده از تابع کمکی از یکدیگر دی‌کوپله شده‌اند. نهایتا، معادلات جدیدی بر حسب یکسری توابع پتانسیل بدست آمده که بصورت دقیق و تحلیلی قابل حل می‌باشند و به این ترتیب فرکانسهای طبیعی برای مساله بدست می‌آید. در حل معادلات فوق، از شرایط مرزی لوی استفاده شده که بر اساس آن، دو لبه نانو صفحه دارای شرایط مرزی ساده و دو لبه دیگر می‌تواند ترکیبی از شرایط مرزی ساده، گیردار یا آزاد باشد. به منظور تایید صحت روش حل حاضر، نتایج بدست آمده با دیگر روش‌های عددی و تقریبی مقایسه شده است. برای ارائه نتایج بیشتر، اثرات شرایط مرزی، مقادیر مختلف پارامتر غیر محلی، نسبت طول به عرض و نسبت ضخامت به طول بر نسبت فرکانسی نانوورق بررسی شده است. مطالعه حاضر می‌تواند به منظور تحلیل استاتیکی و دینامیکی سازهای صفحه مانند ضخیم در مقیاس نانو، مانند گرافن چند لایه و گرافیت بصورت سازههای کامپوزیتی یا ساندویچی، مفید باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Exact solutions for free vibration of lévy-type rectangular nanoplates via nonlocal third-order plate theory

نویسندگان English

Reza Nazemnezhad 1
shahrokh Hosseini Hashemi 2
Mehdi Kermajani 3
Shahram Amirabdollahian 4
2 Iran university of science and technology/professor
چکیده English

In this paper, exact closed-form solutions in explicit forms are presented to investigate small scale effects on the transverse vibration behavior of Lévy-type rectangular nanoplates based on the Reddy’s nonlocal third-order shear deformation plate theory. Two other edges may be restrained by different combinations of free, simply supported, or clamped boundary conditions. Hamilton’s principle is used to derive the nonlocal equations of motion and natural boundary conditions of the nanoplate. Two comparison studies with analytical and numerical techniques reported in literature are carried out to demonstrate the high accuracy of the present new formulation. Comprehensive benchmark results with considering the small scale effects on frequency ratios and non-dimensional fundamental natural frequencies of rectangular nanoplates with different combinations of boundary conditions are tabulated for various values of nonlocal parameters, aspect ratios and thickness to length ratios. Due to the inherent features of the present exact closed-form solution, the present findings will be a useful benchmark for evaluating the accuracy of other analytical and numerical methods, which will be developed by researchers in the future. Also, the present study may be useful for static and dynamic analysis of thicker nano scale plate-like structures, multi-layer graphene and graphite as composite or sandwich structures.

کلیدواژه‌ها English

Exact analytical solution
Free vibration
Nonlocal elasticity
Reddy plate theory