تحلیل الکترومگنتوترمومکانیک دیسک دوار پلیمری هوشمند تقویت شده با نانولوله های کربنی چندجداره با رفتار غیرخطی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه کاشان

2 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان

3 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه

چکیده

در این تحقیق تحلیل غیر خطی الکترومگنتوترمومکانیک دیسک دوار ساخته شده از ماده پیزوالکتریک پلیمری تقویت شده با نانولوله های کربنی چندجداره مورد بررسی قرارگرفته است. مدول الاستیسیته این ماده وابسته به دما و تنش جاری می باشد زیرا این ماده رفتار ویسکوالاستیک داشته و مدول الاستیسیته آن از مدول الاستیسیته ماکسول در رابطه ویسکوالاستیک برگر محاسبه می شود. دیسک تحت میدان دما و میدان مغناطیسی یکنواخت با تقارن محوری قرار داشته و تحت نیروی گریز از مرکز ناشی چرخش حول محور خود قرار دارد.از حل همزمان رابطه های تنش-کرنش در حالت تنش صفحه ای، کرنش-جابجایی،معادله تعادل، معادله شارژ الکترواستاتیک و رابطه ماکسول با توجه به تغییرات مدول الاستیسیته با تنش و دما، یک معادله دیفرانسیل غیرهمگن مرتبه دو با ضرایب متغیر حاصل می شود. با استفاده از یک روش عددی به همراه یک روش نیمه تحلیلی جهت حل این معادله دیفرانسیل، توابع تغییرات مدول الاستیسیته، جابجایی، تنش ها،کرنش ها و میدان الکتریکی محاسبه می شوند. جابجایی با اعمال اختلاف پتانسیل الکتریکی و میدان مغناطیسی کاهش می یابد و تغییر شکل دیسک با اعمال میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی مناسب می تواند کنترل شود. به خاطر رفتار پیزوالکتریک ماده پلیمری دیسک یک توزیع میدان الکتریکی در دیسک ایجاد می شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Kordkheili SH, Naghdabadi R (2007) Thermoelastic analysis of a functionally graded rotating disk. Compos Struct 79(4): 508-516.

[2] Bayat M, Sahari B, Saleem M, Hamouda AMS, Reddy JN (2009) Thermo elastic analysisof functionally graded rotating disks with temperature-dependent material properties: uniform and variable thickness. Int J Mech Mater Des 5(3): 263-279.

[3] Asghari M, Ghafoori E (2010) A three-dimensional elasticity solution for functionally graded rotating disks. Compos Struct 92(5): 1092-1099.

[4] Dai H, Fu Y (2006) Electromagnetotransient stress and perturbation of magnetic field vector in transversely isotropic piezoelectric solid spheres. Mat Sci Eng B-Solid 129(1): 86-92.

[5] Dai H, Fu Y, Dong Z (2006) Exact solutions for functionally graded pressure vessels in a uniform magnetic field. Int J Solids Struct 43(18): 5570-5580.

[6] Dai H, Fu Y (2007) Magnetothermoelastic interactions in hollow structures of functionally graded material subjected to mechanical loads. Int J Pres Ves Pip 84(3): 132-138.

[7] Khoshgoftar M, Gourbanpour Arani A, Arefi M (2009) Thermoelastic analysis of a thick walled cylinder made of functionally graded piezoelectric material. Smart Mater Struct 18(11): 115007.

[8] Wang X, Zhong Z (2003) A finitely long circular cylindrical shell of piezoelectric/piezomagnetic composite under pressuring and temperature change. Int J Eng Sci 41(20): 2429-2445.

[9] Moisala A, Li Q, Kinloch I, Windle A (2006) Thermal and electrical conductivity of single-and multi-walled carbon nanotube-epoxy composites. Compos Sci Technol 66(10): 1285-1288.

[10] Seidel GD, Lagoudas DC (2006) Micromechanical analysis of the effective elastic properties of carbon nanotube reinforced composites. Mech Mater 38(8): 884-907.

[11] Gourbanpour Arani A, Maghamikia S, Mohammadimehr M, Arefmanesh A (2011) Buckling analysis of laminated composite rectangular plates reinforced by SWCNTs using analytical and finite element methods. J Mech Sci Technol 25(3): 809-820.

[12] Gourbanpour Arani A, Mobarakeh MR, Shams S, Mohammadimehr M (2012) The effect of CNT volume fraction on the magneto-thermo-electro-mechanical behavior of smart nanocomposite cylinder. J Mech Sci Technol 26(8): 2565-2572.

[13] Tang XG, Hou M, Zou J, Truss R, Zhu Z (2012) The creep behaviour of poly (vinylidene fluoride)/“bud-branched”nanotubes nanocomposites. Compos Sci Technol 72(14): 1656-1664.

[14] Loghman A, Azami M (2015) A novel analytical-numerical solution for nonlinear time-dependent electro-thermo-mechanical creep behavior of rotating disk made of piezoelectric polymer. Appl Math Model 40(7-8): 4795-4811.

[15] Loghman A, Abdollahian M, Jafarzadeh Jazi A, Gourbanpour Arani A. (2013) Semi-analytical solution for electromagnetothermoelastic creep response of functionally graded piezoelectric rotating disk. Int J Therm Sci 65(0): 254-266.