مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل ارتعاشات اجباری نانولوله کربنی حاوی سیال بر بستر الاستیک بر اساس تئوری تنش کوپل اصلاح شده

نویسندگان
1 دانشیار دانشگاه گیلان
2 دانشجوی دکترا دانشگاه گیلان
چکیده
در مطالعه حاضر، ارتعاشات نانولوله کربنی که در آن سیال داخلی با سرعت ثابت در جریان بوده و نیروی گسترده خارجی به صورت هارمونیک به آن اعمال می‌شود مورد تحقیق قرار گرفته است. همچنین در اطراف این نانولوله یک بستر الاستیک ویسکو-پاسترناک تعبیه شده است و شرایط مرزی نانولوله نیز در دو انتها تکیه‌گاه ساده می‌باشد. به منظور تحلیل این سیستم و در نظر گرفتن اثرات اندازه کوچک در پاسخ‌های بدست آمده، از تئوری تنش کوپل استفاده شده و برای مدل‌سازی نانولوله، تئوری تیر تیموشنکو به کار گرفته شده است. با در نظر گرفتن تمامی انرژی‌های موجود در سیستم و کار نیروهای خارجی وارد بر آن، اصل همیلتون نوشته شده و معادلات غیر‌خطی حرکت سیستم به دست آمده است. در ادامه برای تبدیل معادلات با مشتقات جزئی نتیجه شده به معادلات دیفرانسیل معمولی، از روش تربیع دیفرانسیلی تعمیم یافته کمک گرفته شده و دامنه تیر گسسته‌سازی شده است. برای تحلیل پاسخ‌های فرکانسی نانولوله از بسته مت‌کانت در نرم‌افزار متلب استفاده شده است. برای این منظور و با به کار گیری تبدیلات مناسب، معادلات دیفرانسیلی مرتبه دوم موجود به معادلات مرتبه اول تبدیل شده‌اند. بدین ترتیب تاثیرات اندازه کوچک و به عبارتی تفاوت‌های تئوری حاضر با تئوری کلاسیک تیر تیموشنکو نشان داده می‌شود. علاوه بر آن اثرات ابعاد نانولوله، سرعت سیال، نیروی عرضی اعمالی و پارامترهای بستر الاستیک نیز بررسی شده است. مشاهده می‌شود که میزان و نحوه تاثیر هریک از این عوامل متفاوت می‌باشد و در مجموع پاسخ‌های فرکانسی نانولوله به شکل ملموسی به این تغییرات حساس است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Forced vibration analysis of conveying fluid carbon nanotube resting on elastic foundation based on modified couple stress theory

نویسندگان English

Reza Ansari 1
Amir Norouzzadeh 2
Raheb Gholami 2
چکیده English

In this study, the vibrations of carbon nanotube are investigated in which the inner fluid flow with constant velocity and the widespread external harmonic force is applied to it. Also the nanotube is embedded in an elastic visco-Pasternak medium and the boundary conditions at two ends of nanotube are simply supported. In order to analyze the system and considering the small scale effects, the couple stress theory is employed and the Timoshenko beam theory is used for modeling the nanotube. The Hamilton's principle is written with taking into account all energies and external works of system and consequently the nonlinear motion equations of the system are achieved. Then with help of generalized differential quadrature method, the obtained partial differential equations are converted to ordinary differential equations and the domain of the beam is discretized. From the MatCont package in MATLAB software, the frequency responses of nanotube are examined. To this aim, the second order differential equations are turned to first order ones with appropriate transformations. So the small scale effect or equivalently the differences between present approach and classical Timoshenko beam theory are presented. Furthermore the effects of the size of nanotube, fluid velocity, applied transverse force and the elastic foundation parameters are studied. It is observed that the dependency of frequency response on each of these parameters is different and it significantly changes with these factors.

کلیدواژه‌ها English

Forced Vibrations
Conveying Fluid Carbon Nanotube
elastic foundation
Generalized differential quadrature method
MatCont Package