مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی ارتعاش محوری نانومیله‌های غیر یکنواخت با استفاده از توابع چند جمله‌ای متعامد مشخصه مرزی

نویسندگان
1 استادیار دانشگاه صنعتی ارومیه
2 دانشجوی کارشناسی ارشد
چکیده
در این مقاله، ارتعاش محوری نانومیله بر اساس تئوری الاستیسیته غیر محلی ارینگن با استفاده از روش ریلی-ریتز مورد تحلیل واقع شده است. یک نانومیله غیر یکنواخت با سطح مقطع، چگالی و مدول یانگ متغیر در نظر گرفته شده است. در روش حاضر، چند جمله ای‌های مرزی همراه با چند جمله ای‌های متعامد به عنوان توابع شکل در روش ریلی-ریتز مورد استفاده قرار گرفته‌اند که باعث می‌شود تجزیه و تحلیل ارتعاش کارآمد شده و اعمال شرایط مرزی ساده‌تر گردد. استفاده از چند جمله ‌ای‌های مذکور باعث افزایش نرخ همگرایی نتایج می‌شود. تمام معادله‌های مورد استفاده در این مطالعه به منظور کاهش تعداد پارامترهای مؤثر در راه حل، بی بعد شده‌اند. اثر پارامتر غیر محلی و پارامترهای ناهمگن روی رفتار ارتعاشی نانومیله مورد بررسی قرار گرفته شده است. نتایج به دست آمده در مطالعه حاضر با نتایج موجود و معتبر در متون مقایسه شده و نتایج بدست آمده بطور قابل قبولی مطابقت دارند. نتایج بدست آمده نشان می‌دهند که فرکانس‌های نانو‌میله به ضریب مقیاس، غیر یکنواخت بودن و شرایط مرزی بستگی دارد. بطور مثال افزایش ضریب مقیاس سبب افزایش نرخ فرکانس (نسبت فرکانس غیرمحلی به فرکانس محلی) می‌شود و اثر آن در فرکانس‌های بالاتر بیشتر است و همچنین با افزایش طول نانومیله پارامتر فرکانس نیز افزایش می‌یابد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Analysis of axial vibration of non-uniform nanorod using boundary characteristic orthogonal polynomials

نویسندگان English

Shirko Faroughi 1
Seyed Mohammad Hossein Goushegir 2
چکیده English

In this paper, the longitudinal vibration of nanorod based on Eringen’s nonlocal elasticity theory was studied using Rayleigh-Ritz method. A non-uniform nano-rod with variable cross-sectional area, density and Young’s modulus were considered. In the present work, boundary polynomials with orthogonal polynomials were used as shape functions in the Rayleigh-Ritz method which causes the vibrational analysis to be computationally efficient and imposing of boundary conditions to be easier. Using the mentioned polynomials the convergence rate of the obtained results was increased. All of the equations used in this study were made to have no dimensional to reduce the number of effective parameters in the solution. The influence of the nonlocal and in-homogeneity parameters on the vibrational behavior of nanorod was investigated. The results were compared to available results in the literature and a good agreement has been achieved. The results showed that nanorod frequencies were depended to the small scale effect, non-uniformity, and boundary conditions. For instance, an increase in frequency ratio causes the scale coefficient in all vibration modes to be increased, especially in higher modes. In addition, the frequencies were increased by increasing in the length of the nanorod.

کلیدواژه‌ها English

Nanorod
nonlocal elasticity theory
Rayleigh-Ritz method
boundary characteristic orthogonal polynomials