بررسی پاسخ دینامیکی غیرخطی نانوتیر حاوی نانوتیوب کربنی مدرج
پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 4206-IRAST (R2)
نویسندگان
1شهرکرد- بلوار رهبر- دانشگاه شهرکرد- دانشکده فنی مهندسی
2استادیار دانشگاه مکانیک دانشگاه شهرکرد
چکیده
در این پژوهش تحلیل دینامیکی غیرخطی گذرای نانوتیر تقویت شده با نانوتیوب کربنی مدرج که تحت اثر نیروی جانبی است، بررسی شده است. شرایط مرزی نانوتیر دو سر گیردار لحاظ شده و نانوتیوب کربنی با چهار چینش مختلف در نانوتیر قرار داده شده است. معادله دیفرانسیل حاکم بر نانوتیر اویلر برنولی با استفاده از روش انرژی همیلتون به دست آورده می شود. برای این منظور از تئوری تنش کوپل و رابطه غیرخطی ون کارمن بین کرنش و جابه جایی، استفاده می شود. سپس با استفاده از روش حل نیمه دقیق و بهره بردن از روش گالرکین مشتقات مکانی را از مشتقات زمانی جدا می شود و معادله به دست آمده با استفاده از روش عددی رانگ کوتا حل می شود. سپس یک مطالعه مقایسه ای بین نتایج کار حاضر و نتایج مقاله مرجع انجام می شود که نشان دهنده صحت نتایج پژوهش موجود می باشد. در نهایت تأثیر پارامترهایی نظیر مقدار و زمان نیروی اعمالی، اندازه طول ماده و نوع چینش نانوتیوب بر نسبت فرکانس غیرخطی به فرکانس خطی و پاسخ دینامیکی گذرای نانوتیر بررسی می شود. و همچنین مطالعه ای در مورد تأثیر لحاظ کردن اثر غیرخطی بر روی پاسخ دینامیکی گذرا در زمانی که نانوتیر تحت بار ایمپالس قرار دارد، انجام می پذیرد. نتایج نشان می دهد که فرکانس ارتعاش غیرخطی نانوتیر با چینش FG-X بیشترین مقدار و چینش FG-O کمترین مقدار را دارد. همچنین نانوتیر در چینش FG-X کمترین میزان رفتار غیرخطی و در چینش FG-O بیشترین میزان رفتار غیرخطی از خود نشان می دهد.
کلیدواژه ها
موضوعات
Title
Nonlinear dynamic analysis of nanobeams reinforced with graded carbon nanotubes
Authors
Ahmad Shahrekord, Mohsen Botshekanen Dehkordi
Abstract
In this study, the transient nonlinear dynamic analysis of nanobeams reinforced with carbon nanotubes, which is under the lateral force, is investigated. The boundary conditions of the nanobeam are considered as clamped-clamped and the carbon nanotube is arranged in different distribution in the nanobeam. The differential equation governing for Euler Bernoulli beam using the Hamiltonian method is obtained.For this purpose, it is used of the couple stress theory and the Von Karman relationship between strain and displacement. Then, by using the semi-exact method and using the Galerkin’s method, the displacement derivatives are separated from the time derivatives and the equation derived is solved using Runge-Kutta's numerical method.To confirm the equation and its solution, a comparative study is performed that shows an appropriate fit between the results. Finally, the influence of parameters such as amount and time of applied force, size effect and type of nanotube distribution on the nonlinear frequency to linear frequency ratio and transient nanobeam dynamic response are investigated. A study is also conducted on the effect of the inclusion of nonlinear effects on the transient dynamic response when the nanobeam is under impulse load. The results show that the nonlinear vibrational frequency of the nanobeam with the FG-X carbon nanotube distribution is the highest and the FG-O carbon nanotubes distribution is the least.In addition, the FG-X distribution has the lowest nonlinear behavior and in the FG-Odistribution, the highest nonlinear behavior is observed.
Keywords
Nanobeam reinforced with Functionally graded carbon nanotube, Couple stress theory, Nonlinear dynamic, semi-exact solution