مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی ارتعاشات آزاد گرافن های دولایه با در نظر گرفتن اثر برش بین لایه ای

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک / دانشگاه علم و صنعت ایران
2 دانشگاه علم وصنعت /استاد
3 دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک / دانشگاه صنعتی شریف
چکیده
در این مقاله، برای بررسی ارتعاشات گرافن دو لایه با در نظر گرفتن اثر برش بین لایه ای، مدل تیر ساندویچی ارائه شده است. با توجه به تشابه گرافن دولایه به یک سازه ساندویچی، که در بالا و پایین آن یک لایه گرافن قرار گرفته و بین لایه های گرافن پیوندهای واندوالسی وجود دارد، گرافن دولایه بصورت یک تیر ساندویچی مدل شده و ارتعاشات آزاد آن برای شرایط مرزی آزاد گیردار بررسی شده است. برای بدست آوردن معادله حاکم، هر لایه گرافن بر اساس تئوری تیر اویلر برنولی مدل شده و جابجایی های درون صفحه ای علاوه بر جابجایی عرضی در نظر گرفته شده است و فرض شده است که لایه های گرافن در حین ارتعاش، در فاصله نسبی مشخصی از یکدیگر قرار داشته باشند. اثر پیوندهای واندروالسی نیز بصورت مدول برشی در معادلات حرکت لحاظ شده است. نتایج بدست آمده از مدل تیر ساندویچی ارائه شده در این مقاله، که شامل پنج فرکانس اول گرافن دولایه با طول های 7 تا 20 نانومتر می باشد، با نتایج شبیه سازی دینامیک مولکولی و مدل تیر چندگانه برشی مقایسه شده و صحت و دقت مدل فوق تایید شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Free vibration analysis of bilayer graphenes with interlayer shear effect

نویسندگان English

Reza Nazemnezhad 1
shahrokh Hosseini Hashemi 2
Hassan Shokrollahi 3
2 Iran university of science and technology/professor
چکیده English

In this paper, for the free vibration analysis of bilayer graphenes with interlayer shear effect the sandwich beam model is introduced. Because of the similarity between the bilayer graphene and the sandwich structures, in which at the top and the bottom of the bilayer graphene there is a single layer graphene and between them there is Vander walls bindings, the bilayer graphene is modeled as a sandwich beam and its free vibration is investigated for free-clamp end condition. To obtain the governing equations, each graphene layer is modeled based on the Euler-Bernoulli theory and in-plane displacements are also considered in addition to the transverse displacement. It is also assumed that the graphene layers do not have relative displacement during vibration. The effect of the Vander walls bindings is introduced in the governing equations as the shear modulus. The results obtained by the sandwich beam model, presented in this paper for the first time, include the first five natural frequencies of the bilayer graphenes with 7 to 20 nanometer lengths. These results are validated by the molecular dynamic and the Multi-Beam-Shear model results.

کلیدواژه‌ها English

Bilayer graphene
Interlayer shear
Sandwich beam model
Free vibration