مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ارتعاشات نوار گرافنی دو‌لایه دارای حرکت محوری با در نظر گرفتن اثر برش بین‌لایه‌ای.

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی شاهرود
2 دانشگاه صنعتی شاهرود دانشکده مکانیک
چکیده
ویژگی‌های بی‌نظیر گرافن، زمینه را برای استفاده از این ماده در موارد گوناگون از جمله سیستم‌های دارای حرکت محوری در ابعاد نانو فراهم کرده است. وجود حرکت محوری در سیستم‌ها موجب تغییر رفتار دینامیکی و ارتعاشی آن‌ها می‌گردد. در این پژوهش ارتعاشات یک نوار گرافنی دولایه دارای سرعت محوری ثابت با در نظر گرفتن اثر برش بین‌لایه‌ای و از طریق تئوری غیرموضعی الاستیسیته بررسی شده است. بر مبنای این تئوری تنش در یک نقطه تابعی از کرنش در تمام نقاط جسم است. با توجه به ضخامت بسیار پایین لایه‌های گرافن و طول نوار، هر لایه بر اساس تئوری تیر اویلر‌برنولی مدل شده است. فرض بر این بوده است که جابه‌جایی‌های عرضی و انحنای هر دو لایه با هم برابر بوده و هیچ‌گونه جدایی بین سطوح لایه‌ها هنگام حرکت رخ ندهد. یک مدول برشی برای در نظر گرفتن اثر برش بین‌لایه‌ای ناشی از پیوندهای ضعیف واندروالس در انرژی پتانسیل سیستم وارد شده است. با استفاده از روش همیلتون معادله سیستم به دست آمده و به کمک روش گالرکین حل شده است. نتایجی برای شرایط مرزی یک‌سرگیردار- یک‌سرآزاد به دست آمده و با نتایج سایر مقالات موجود نیز مقایسه و اعتبارسنجی شده است. نتایج کاملتر برای شرایط مرزی دوسرمفصل به دست آمده و مشاهده می‌شود افزایش سرعت محوری موجب ایجاد ناپایداری‌های دیورژانس و فلاتر در سیستم می‌شود. همچنین تاثیر تغییرات مدول برشی و پارامتر غیرموضعی بر روی سرعت‌‌های بحرانی بررسی شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Vibration of axially moving two-layer graphene nonoribbon incorporating interlayer shear effect.

نویسندگان English

Farshad Yadegari 1
Ardeshir Karami mohammadi 2
چکیده English

Inimitable properties of graphene sheets enable a variety of applications such as axially moving nanodevices. Axial velocity affects dynamical response of systems. In this study linear vibration of an axially moving two-layer graphene nonoribbon with interlayer shear effect is proposed using nonlocal elasticity theory. Based on this theory stress at a point is a function of strain at all other points of the body. Euler-Bernoulli theory is used to model the system due to nanoribbon thickness and length. It is assumed that the layers have the same transverse displacement and curvature and there is no transverse separation between layers surfaces. A shear modulus is imported in the potential energy expression in order to consider the interlayer shear effect due to weak Van der Waals forces. Governing equations are obtained using Hamilton’s principle and are solved by Galerkin approach. Results for clamped-free boundary conditions are presented and compared to other available studies. Results for pinned-pinned boundary conditions are presented and it is observed that increasing axial velocity causes divergence and flutter instabilities in the system. Effects of different shear modulus and nonlocal parameter on critical speeds are also proposed.

کلیدواژه‌ها English

Vibration
Graphene nonoribbon
Axially moving
Nonlocal theory
Instability