مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ارتعاشات آزاد میکروتیرهای اویلر-برنولی چرخان با استفاده از نظریه گرادیان کرنش

نویسنده
دانشگاه شهرکرد
چکیده
در این مقاله به بررسی ارتعاشات آزاد میکروتیرهای چرخان بر مبنای تئوری گرادیان کرنش و فرضیات تیر اویلر برنولی پرداخته شده است. ابتدا، اصل همیلتون بر روابط به-دست آمده انرژیهای کرنشی و جنبشی اعمال شده تا معادلات حاکم بر میکروتیر چرخان استخراج گردد. در ادامه با اعمال پارامترهای بدون بعد، معادلات بی بعد حرکت بدست آمده است. سپس، با اعمال روش گلرکین بر معادلات دینامیکی، فرکانسهای طبیعی عرضی و طولی محاسبه شده است. پس از آن، نتایج حاضر با نتایج مقالات موجود اعتبارسنجی شده است. پس از اعتبار سنجی نتایج حاضر، تأثیر نسبت ضخامت به پارامتر اثر اندازه، سرعت چرخش و ضریب پواسون بر فرکانسهای عرضی و طولی بررسی و نتایج تئوری گرادیان کرنش با نتایج تئوریهای کوپل تنش اصلاح شده و کلاسیک مقایسه گردیده است. نتایج نشان دهنده تأثیر بسیار زیاد نوع تئوری مورد استفاده در پیش بینی فرکانس های طبیعی می باشد. اثر سرعت چرخش بر امکان وجود تشدید داخلی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در ضمن برای اولین بار اثر تئوری-های مختلف ذکر شده، بر فرکانسهای طبیعی طولی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان میدهند که با در نظر گرفتن تئوری گرادیان کرنش، تغییر ضریب پواسون، فرکانسهای طولی را تغییر میدهد، در حالی که، تئوریهای کوپل تنش اصلاح شده و کلاسیک از پیش بینی هرگونه تغییری در فرکانسهای طولی عاجز بوده و دو تئوری مذکور، نتایج یکسانی را برای فرکانسهای طولی پیش بینی مینمایند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Free vibration of micro rotating Euler-Bernoulli beams based on the strain gradient theory

نویسنده English

Hadi Arvin Boroujeni
Shahrekord University
چکیده English

In this paper, free vibration of rotating microbeams based on the strain gradient theory and Euler-Bernoulli beam assumptions is investigated. The Hamilton's Principle is applied on the attained strain and kinetic energy relations to obtain the equations of motion for the rotating microbeam. Then, by employment of the adimensional parameters, the nondimensional form of the equations of motion is derived. By applying the Galerkin approach on the dynamic equations of motion, the flapping and axial natural frequencies are calculated. Subsequently, the current results are validated by the existed papers results. After validation of the present results, the effects of the thickness to the material length scale parameter ratio, rotation speed and Poisson's coefficient on the flapping and axial frequencies are studied and the strain gradient theory results are compared with the modified couple stress and classical theories. The results show that the type of the theory which is appointed has essential effects on the predicted natural frequencies. The effect of rotation speed on the possibility of the occurrence of internal resonances is also examined. In addition, for the first time, the effect of different mentioned theories on the axial natural frequencies are inspected. The presented results illustrated, by considering the strain gradient theory, varying the Poisson's coefficient changes the axial frequencies, while, the modified couple stress and classical theories are incompetent to predict any variations on the axial frequencies and the mentioned theories predict the same results for axial frequencies.

کلیدواژه‌ها English

Micro Rotating Beams
Euler-Bernoulli Beams
Strain gradient theory
Poisson's Coefficient