مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل ارتعاشی میکرو صفحه در تماس با سیال براساس تئوری تنش کوپل اصلاح شده

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل
2 استادیار/دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
3 استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه مازندران، بابلسر
4 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل
چکیده
در این مطالعه تحلیل ارتعاش هیدرواستاتیکی یک میکرو ورق ایزوتروپیک مستطیلی در تماس با سیال محدود مورد مطالعه قرار گرفته است. تئوری تنش کوپل اصلاح شده بر مبنای فرضیات ورق کلاسیک (کرشهف) به منظور مدلسازی ریاضی مسئله بکار برده شده است. با استفاده از اصل همیلتون توسعه یافته، معادله دیفرانسیل حاکم بر حرکت و شرایط مرزی مربوطه استخراج شده است. سپس با استفاده از توابع مجاز، که الزاما شرایط مرزی هندسی مسئله را ارضا می‌نمایند، جابه‌جایی های عرضی ورق تقریب زده می‌شود. سیال غیر قابل تراکم، غیر لزج و غیر چرخشی فرض شده و تابع پتانسیل سرعت آن نیز با استفاده از شروط مرزی و سازگاری بدست خواهد آمد. در ادامه با کمک روش رایلی ـ ریتز فرکانس‌های طبیعی میکرو ورق بدست می‌آید. به منظور اعتبار سنجی نتایج، فرکانس‌های طبیعی ماکرو ورق مستطیلی در تماس با سیال با نتایج موجود در پژوهش‌های گذشته مقایسه شده و تطابق بسیار خوبی مشاهده شده است. در نهایت با استفاده از نتایج بدست آمده، تاثیر پارامترهای مختلف نظیر نسبت ضخامت به پارامتر مقیاس طول، نسبت طول به عرض، نسبت طول به ضخامت ورق و نیز شرایط مرزی بر فرکانس‌های طبیعی به تفصیل بررسی شده است. مشاهده شده است که برای صفحه با ضخامت پایین، تفاوت بین فرکانس های طبیعی پیش بینی شده با تئوری کلاسیک و تئوری تنش کوپل اصلاح شده زیاد می باشد اما با افزایش ضخامت صفحه این تفاوت از بین می رود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Vibration analysis of a microplate in contact with a fluid based on the modified couple stress theory

نویسندگان English

Soroush OmidDezyani 1
Ramazan-Ali Jafari-Talookolaei 2
Maryam Abedi 3
Hamed Afrasiab 4
1 M.Sc. Student, Department of Mechanical Engineering, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
2 Assistant Professor, Babol Noshirvani University of Technology
3 Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering and Technology, University of Mazandaran, Babolsar, Iran
4 Assistant Prof., Department of Mechanical Engineering, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
چکیده English

In this study, the hydrostatic vibration analysis of an isotropic rectangular microplate in partial contact with a bounded fluid is studied. Modified couple stress theory based on the Kirchhoff plate assumptions are used to mathematically model the problem. The extended Hamilton’s principle is employed to drive the governing differential equation of motion and the corresponding boundary conditions. The transverse displacement of the microplate is approximated by a set of admissible functions which must satisfy the geometric boundary conditions. The fluid is assumed to be incompressible, inviscid and irrotational and the fluid velocity potential is obtained using the boundary and compatibility conditions. Natural frequencies of the microplate are calculated using the Rayleigh-Ritz method. To validate the present results, the natural frequencies of an isotropic macroplate in contact with fluid are compared with the available data in the literature and very good agreements are observed. Finally using the numerical data, the effect of different parameters such as thickness to length scale parameter, aspect ratio, length to thickness ratio and boundary conditions on the natural frequencies of the microplate are discussed in detail. We have observed that the difference between the natural frequencies predicted using the classical theory and the one evaluated by the modified couple stress theory is significant when thickness of the microplate is small, but diminishes as thickness increases.

کلیدواژه‌ها English

Free vibration
Rectangular Microplate
Fluid
Length scale parameter