مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی ارتعاشات آزاد نانوتیر اویلر-برنولی ویسکوالاستیک کسری

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد
2 دانشیار دانشگاه گیلان
چکیده
ریاضیات با مرتبه کسری شاخه‌ای از ریاضیات می‌باشد که در دهه‌های اخیر مورد توجه فراوان دانشمندان علوم مختلف از جمله مهندسی قرار گرفته است. از جمله کاربردهای این شاخه در مهندسی می‌توان به مدلسازی مواد ویسکوالاستیک توسط مشتقات با مرتبه کسری اشاره کرد. در این مقاله سعی شده است با وارد کردن ریاضیات کسری تحت عنوان معادله سازگاری مواد ویسکوالاستیک، در تئوری غیرموضعی، یک نانوتیر اویلر-برنولی ویسکوالاستیک با شرایط مرزی مختلف در دو انتها مدل شود. برای حل معادلات استخراج شده، مشخصات مواد مربوط به یک نانولوله کربنی در نظر گرفته شده است. با دو روش کاملا عددی و عددی- تحلیلی، پاسخ‌های زمانی مربوط به سیستم بدست آمده است. روش اصلی به‌کارگرفته شده یک روش کاملا عددی می‌باشد و در آن از ماتریس‌های اپراتور مشتق‌گیر، برای گسسته‌سازی معادلات در حوزه مکان و زمان استفاده شده است. روش دوم برای اعتبارسنجی نتایج بدست‌آمده از روش قبل ارائه شده است، در این روش با استفاده از رهیافت گلرکین معادله مربوط به سیستم به یک معادله دیفرانسیل معمولی در حوزه زمان تبدیل شده است، سپس معادله حاصل با یک روش عددی انتگرال‌گیری مستقیم حل شده است. در انتها در یک بررسی موردی، تأثیر پارامترهای مختلف از جمله مرتبه کسری لحاظ شده، ضریب ویسکوالاستیسیته و ضریب تئوری غیرموضعی بر پاسخ‌های زمانی تیر اویلر-برنولی تحت شرایط مرزی مختلف مطالعه شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Free vibration analysis of fractional viscoelastic Euler-Bernoulli nano-beam

نویسندگان English

Mohammad Faraji Oskouie 1
Reza Ansari Khalkhali 2
چکیده English

Fractional calculus is a branch of mathematics which in recent decades has been of great interest to scientists in various disciplines, including engineering. One of the applications of this branch in engineering, is in modeling the viscoelastic materials using fractional differentiation. In this article, by inserting fractional calculus as a viscoelastic material compatibility equations in nonlocal beam theory, a viscoelastic Euler-Bernoulli nano-beam with different boundary conditions at two ends, has been modeled. Material properties of a carbon nanotube is considered and two methods, pure numerical and numerical-analytical have been used for solving obtained equations in time domain. Main method is completely numerical and operator matrices used in it to discrete equations in time and spatial domain. Second method is introduced for validation of pervious method’s answers. In this method equation of system reduced to an ordinary differential equation using Galerkin and obtained equation solved using a numerical direct integrator method. Finally, in a case study, the effects of fractional order, viscoelasticity coefficient and nanlocal theory coefficient on the time response of the viscoelastic Euler-Bernoulli nano-beam with different boundary conditions have been studied.

کلیدواژه‌ها English

Viscoelasticity
Fractional Calculus
Nonlocal theory
Euler-Bernoulli nanobeam