پاسخ دینامیکی غیرخطی پوسته‌های مخروطی ناقص تقویت‌شده با نانولوله‌های کربنی با زمینه سرامیک-فلز مدرج تابعی تحت تحریک هارمونیک

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجو دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی شیراز، شیراز، ایران.

2 دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی شیراز، شیراز، ایران

3 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی شیراز، شیراز، ایران

10.22044/jsfm.2024.14238.3842

چکیده

مقاله حاضر به تحلیل پاسخ دینامیکی غیرخطی پوسته‌های مخروطی ناقص تقویت‌شده با نانولوله‌های کربنی با زمینه سرامیک-فلز مدرج تابعی که تحت بارگذاری هارمونیک قرار دارد می‌پردازد. نانولوله‌های کربنی با سه الگوی مختلف در راستای ضخامت پوسته مخروطی توزیع شده‌اند. ماده زمینه پوسته ترکیبی از فلز و سرامیک درنظرگرفته شده است که خواص آن در راستای ضخامت پوسته به صورت تابع توانی تغییر می‌کند. به منظور تحلیل دینامیکی این سیستم، ابتدا معادلات دینامیکی غیرخطی پوسته مخروطی براساس تئوری تغییرشکل برشی مرتبه اول و روابط کرنش-جابجایی ون کارمن استخراج می‌شوند. سپس به کمک روش گسسته‌سازی گالرکین، معادلات دیفرانسیل جزئی سیستم به معادلات دیفرانسیل معمولی تابع زمان تبدیل می‌گردند. برای حل دستگاه معادلات دیفرانسیل غیرخطی از روش عددی آدامز-بشفورث استفاده می‌شود. در نهایت، یک مطالعه پارامتری ارائه می‌شود تا اثرات پارامترهای مختلف سیستم همچون اندیس توانی، کسرحجمی و الگوی توزیع نانولوله های کربنی، نسبت‌های هندسی پوسته و دامنه نیروی تحریک روی پاسخ دینامیکی غیرخطی پوسته مخروطی بررسی گردد. به منظور اعتبارسنجی، نتایج مقاله حاضر با نتایج مراجع معتبر قبلی مقایسه و ارائه می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Bochkarev, S. A., Lekomtsev, S. V., & Matveenko, V. P. (2022). Natural vibrations of truncated conical shells containing fluid. Mech. Solids, 57(8), 1971-1986.
  • Bagheri, H., Kiani, Y., & Eslami, M. R. (2021). Free vibration of FGM conical–spherical shells. Thin-Walled Struct., 160: 107387.
  • Amabili, M., & Balasubramanian, P. (2020). Nonlinear forced vibrations of laminated composite conical shells by using a refined shear deformation theory. Compos. Struct., 249: 112522.
  • Chai, Q., & Wang, Y. Q. (2021). A general approach for free vibration analysis of spinning joined conical–cylindrical shells with arbitrary boundary conditions. Thin-Walled Struct., 168: 108243.
  • Bakhtiari, M., Lakis, A. A., & Kerboua, Y. (2020). Nonlinear vibration of truncated conical shells: Donnell, Sanders and Nemeth theories. Int. J. Nonlinear Sci. Numer. Simul., 21(1): 83-97.
  • Alimoradzadeh, M., Salehi, M., & Esfarjani, S. M. (2019). Nonlinear dynamic response of an axially functionally graded (AFG) beam resting on nonlinear elastic foundation subjected to moving load. Nonlinear Eng., 8(1): 250-260.
  • Alimoradzadeh, M., Salehi, M., & Esfarjani, S. M. (2020). Nonlinear vibration analysis of axially functionally graded microbeams based on nonlinear elastic foundation using modified couple stress theory. Period. Polytech. Mech. Eng., 64(2): 97-108.
  • Hashemi, S. and Jafari, A.A., (2020) An analytical solution for nonlinear vibrations analysis of functionally graded plate using modified Lindstedt–Poincare method. Int. J. Appl. Mech. 12(01): 2050003.
  • Hashemi, S. and Jafari, A.A., (2021) An analytical solution for nonlinear vibration analysis of functionally graded rectangular plate in contact with fluid. Adv Appl Math Mech, 13(4): 914-941.
  • Hashemi, S., Zamani, F., Eftekhari, A., Rostamiyan, Y., Khaledi, H. and Rajabi Reza Abadi, M., (2021) On the vibration of functionally graded annular plate with elastic edge supports and resting on Winkler foundation. Aust. J. Mech. Eng. (30): 1-6.
  • Shadmani, M., Afsari, A., Jahedi, R., & Kazemzadeh-Parsi, M. J. (2023). Nonlinear free vibrations analysis of truncated conical shells made of bidirectional functionally graded materials. J. Vib. Control., 10775463231186197.
  • Shadmani, M., Afsari, A., Jahedi, R., & Kazemzadeh-Parsi, M. J. (2024). Nonlinear free vibrational behavior of temperature-dependent two-directional functionally graded truncated cone-like shells in thermal environment. J. Vib. Control., 10775463241228742.
  • Youseftabar, H., Hosseinnejad, F., Rostamiyan, Y., Seyyedi, S. M., & Rabbani, M. (2024). Effect of porosity on the nonlinear free vibrational behavior of two-directional functionally graded porous cone-shaped shells resting on elastic substrates. Mech. Based Des. Struct. Mach., 1-25.
  • Babaei, M. J., & Jafari, A. A. (2024). Effect of thermal environment on the free vibration of functionally graded carbon nanotubes cylindrical-conical shell. J. Therm. Stresses, 47(1): 35-58.
  • Bisheh, H. (2023). Vibration characteristics of smart laminated carbon nanotube-reinforced composite cylindrical shells resting on elastic foundations with open circuit. Struct 51: 1622-1644.
  • Zhao, T., Bayat, M. J., & Asemi, K. (2024). Free vibration analysis of functionally graded multilayer hybrid composite cylindrical shell panel reinforced by GPLs and CNTs surrounded by Winkler elastic foundation. Enginee Struct., 308, 117975.
  • Wu, Z., Zhang, Y., & Yao, G. (2020). Nonlinear forced vibration of functionally graded carbon nanotube reinforced composite circular cylindrical shells. Acta Mech, 231: 2497-2519.
  • Uspensky, B., Avramov, K., Derevianko, I., & Maksymenko-Sheiko, K. (2024). Vibrations of cylindrical sandwich shell with fused deposition processed honeycomb core and carbon nanotubes reinforced composite faces sheets. J. Vib. Eng. Technol., 12(2): 2003-2023.
  • Chakraborty, S., Singh, V., Dey, T., & Kumar, R. (2024). Influence of carbon nanotubes on stability and vibration characteristics of plates and panels in thermal environment: a review. Arch. Comput. Methods Eng., 31(1): 147-178.
  • Khalaf, A. S., & Hasan, H. M. (2024). Nonlinear forced vibration of functionally graded hybrid three-phase nanocomposite toroidal shell segments reinforced by carbon nanotubes (CNTs) and graphene nanoplatelets (GPLs). Thin-Walled Struct., 111876.
  • Ansari, R. and Gholami, R., 2016. Nonlinear primary resonance of third-order shear deformable functionally graded nanocomposite rectangular plates reinforced by carbon nanotubes. Compos. Struct., 154: 707-723.
  • Hashemi, S. and Jafari, A.A., (2020) Nonlinear free and forced vibrations of in-plane bi-directional functionally graded rectangular plate with temperature-dependent properties. Int. J. Struct. Stab. Dyn. 20(08): 2050097.

 

  • Allahkarami, F., Saryazdi, M.G. and Tohidi, H., (2020). Dynamic buckling analysis of bi-directional functionally graded porous truncated conical shell with different boundary conditions. Compos. Struct. 252: 112680.
  • Mohammadrezazadeh, S. and Jafari, A.A., (2021) Nonlinear vibration suppression of laminated composite conical shells on elastic foundations with magnetostrictive layers. Compos. Struct. 258: 113323.
  • Hashemi, S., Shahri, P.K., Beigzadeh, S., Zamani, F., Eratbeni, M.G., Mahdavi, M., Heidari, A., Khaledi, H. and Abadi, M.R.R., (2022) Nonlinear free vibration analysis of In-plane Bi-directional functionally graded plate with porosities resting on elastic foundations. Int. J. Appl. Mech. 14(01): 2150131.
  • Irie, T., (1984) Natural frequencies of truncated conical shells. J. Sound Vib. 92(3): p.447.
  • Li, F.M., Kishimoto, K. and Huang, W.H., (2009) The calculations of natural frequencies and forced vibration responses of conical shell using the Rayleigh–Ritz method. Mech. Res. Commun. 36(5): pp.595-602.
  • Lam, K.Y. and Hua, L., (1999) On free vibration of a rotating truncated circular orthotropic conical shell. Compos. B Eng. 30(2): 135-144.
مکانیک سازه ها و شاره ها
دوره 14، شماره 3
مرداد و شهریور 1403
صفحه 43-56

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار