ارتعاشات آزاد پوسته مخروطی مدرج تابعی چرخان با وصله‌های از جنس مواد هوشمند

نوع مقاله : طرح پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران

2 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران

3 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان

چکیده

در مقاله حاضر ارتعاشات آزاد پوسته مخروطی چرخان با وصله‌های هوشمند چسبیده به آن بررسی می‌شود. پوسته به صورت جدار نازک در نظر گرفته شده و همچنین معادلات سیستم از روش انرژی بدست آورده شده است. وصله ها به صورت جفت در داخل و روی پوسته هستند که تعدادشان چهار است و نقش سنسور و عملگر را در کنترل سازه بازی می کنند. با استفاده از نظریه کلاسیک، روابط کرنش- جابه جایی لاو، روابط تنش-کرنش هوک و در ادامه از طریق پاسخ های حدس زده شده که در آنها توابع مکانی معلوم و توابع زمانی مجهول است و همچنین معادله لاگرانژ، دینامیک حاکم بر سیستم به صورت ODE بدست آمده است. حسن این روش عدم استفاده از اصل همیلتون و درگیر نشدن در مشتق گیری و انتگرال های جز به جز است. فرکانس های طبیعی در دو حالت وجود و عدم وجود مواد هدفمند و همچنین در دو شرط مرزی با نتایج پژوهش های قبلی مقایسه گردیده و پس از آن اثر سرعت دورانی، مساحت وصله ها، شرایط مرزی و ضریب ناهمگنی هر دو ماده مدرج تابعی (پوسته و ماده هدفمند) روی فرکانس طبیعی بررسی می شود.

کلیدواژه‌ها


[1] Alibeigloo A, Kani AM, Pashaei MH (2012)   Elasticity solution for the free vibration analysis of functionally graded cylindrical shell bonded to thin piezoelectric layers. Int J Pres Ves Pip 89: 98-111.
[2] Arefi M, Karroubi R, Irani-Rahaghi M (2016) Free vibration analysis of functionally graded laminated sandwich cylindrical shells integrated with piezoelectric layer. Appl Math Mech-Engl 37: 821-834.
[3] Shekari A, Ghasemi FA, Malekzadehfard K, (2017) Free damped vibration of rotating truncated conical sandwich shells using an improved high-order theory. Lat Am J Solids Struc 14: 2291-2323.
[4] Sheng GG, Wang X (2009) Active control of functionally graded laminated cylindrical shells. Compos Struct 90: 448-457.
[5] Li FM, Song ZG, Chen ZB (2012) Active vibration control of conical shells using piezoelectric materials. J Vib Control 18: 2234-2256.
[6] Arefi M, Arefi M (2019) Third-order electro-elastic analysis of sandwich doubly curved piezoelectric micro shells. Mech Based Des Struc 1-30.
[7] فرنام م، غیور م (1393) تحلیل ارتعاشات پوسته­های مخروطی شکل چرخان با ویژگی­های عملکردی درجه بندی شده. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی اصفهان.
[8] Li H, Lam KY, Ng TY (2005) Rotating shell dynamics. Elsevier.
[9] Tzou HS (1993) Piezoelectric shells. Dordrecht: Kluwer.
[10] Talebitooti M (2018) Thermal effect on free vibration of ring-stiffened rotating functionally graded conical shell with clamped ends. Mech Adv Mater Struc 25:155-165
[11] Arefi M (2015) The effect of different functionalities of FGM and FGPM layers on free vibration analysis of the FG circular plates integrated with piezoelectric layers. Smart Struct Syst 15: 1345-1362.
[12] جعفری نیاسر م، جعفری ع ع، ایرانی رهقی م (1398) بررسی تاثیر وصله‌های پیزوالکتریک روی فرکانس ارتعاشات روتور پوسته‌ی مخروطی ساخته شده از مواد مدرج تابعی. کنفرانس بین المللی آکوستیک و ارتعاشات.
[13] Karroubi R, Irani-Rahaghi M (2019) Rotating sandwich cylindrical shells with an FGM core and two FGPM layers: free vibration analysis. Appl Math Mech-Engl 40: 563-578.
[14] Song ZG, Zhang LW, Liew KM (2016) Active vibration control of CNT-reinforced composite cylindrical shells via piezoelectric patches. Compos Struct 92-100.
[15] Wang J, Cao Y, Lin G (2016) Vibration analysis of high-speed rotating conical shell with arbitrary boundary conditions. Proc Meet Acoust 29: 065001
[16] Sun S, Liu L, Cao D (2018) Nonlinear travelling wave vibrations of a rotating thin cylindrical shell. J sound vib 431:122-136.
[17] Soedel W, Qatu MS (2005) Vibrations of shells and plates. CRC Press.
[18] Han Q, Chu F (2014) Parametric resonance of truncated conical shells rotating at periodically varying angular speed. J sound vib 333:2866-2884.
[19] Mehralian F, Beni YT (2018) Vibration analysis of size-dependent bimorph functionally graded piezoelectric cylindrical shell based on nonlocal strain gradient theory. J Braz Soc Mech Sci 40:27.
[20] Daneshjou K, Talebitooti M, Talebitooti R, Googarchin HS, (2013). Dynamic analysis and critical speed of rotating laminated conical shells with orthogonal stiffeners using generalized differential quadrature method. Lat Am J Solids Stru 10: 349-390.