تحلیل فلاتر تیر کامپوزیتی تقویت شده با پلاکت‌های گرافن و دارای جرم متصله تحت جریان مافوق صوت

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی ، صفحه 1-9 (9) XML اصل مقاله (1022.53 K)
کد مقاله : 1070-ISAV2023 (R1)
نویسندگان
1دانشجو، دانشگاه خوارزمی، دپارتمان مهندسی مکانیک
2عضو هیات علمی، دانشگاه خوارزمی، دپارتمان مهندسی مکانیک
چکیده
در این مقاله، تحلیل ناپایداری آیرودینامیکی و رفتار فلاتر تیرهای کامپوزیتی تحت تأثیر تقویت‌کننده‌های پلاکت‌های گرافن و جرم متصله مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین به بررسی ناپایداری آیروالاستیک در تیرها با مقطع مستطیلی با شرایط تکیه‌گاهی مختلف به همراه اثرات جرم متصله پرداخته‌ شده است. تیرها با استفاده از تئوری برشی مرتبه اول مدلسازی شده‌اند و تأثیرات تقویت‌کننده پلاکت‌های گرافن در نظر گرفته شده است. برای تخمین فشار آیرودینامیکی، از تئوری پیستون استفاده شده و بر اساس اصل همیلتون، معادلات حاکم بر ارتعاشات این سیستم دینامیکی بدست آمده است. با حل معادلات به کمک روش مربعات تفاضلی تعمیم یافته در نهایت فرکانس طبیعی این سیستم و فشار آیرودینامیکی وقوع پدیده فلاتر بدست آمده است. تأثیرات همزمان تقویت‌کننده‌های پلاکت‌های گرافن و جرم متصله بر فرکانس و پایداری تیر تاکنون مورد بررسی قرار نگرفته است که در این پژوهش به این امر پرداخته شده است. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که پدیده فلاتر برای تیرهای با توزیع ضخامت کاهشی-افزایشی نسبت به توزیع یکنواخت، اختلاف زیادی داشته و شرایط مطلوب‌تری را به خود اختصاص داده است. همچنین فلاتر در شرایط تکیه‌گاهی دو سر ساده نسبت به حالت یکسرگیردار در فشار بیشتری رخ میدهد. علاوه بر این با افزایش کسر حجمی پلاکت‌های گرافن در تیر کامپوزیتی فلاتر دیرتر رخ خواهد داد.
کلیدواژه ها
موضوعات
 
Title
.
Authors
مراجع
  1. Hosseini Kordkheili, S.A. and Moshrefzadeh-Sani, H., “Mechanical properties of double-layered graphene 
    sheets”, Computational Materials Science, Vol. 69, pp. 335-343, (2013).
    2. Balandin, A.A., “Thermal properties of graphene and nanostructured carbon materials”, Nature Materials, 
    Vol. 10, No. 8, pp. 569-581, (2011).
  2. 3. Murugan, A.V., Muraliganth, T. and Manthiram, A., “Rapid, facile microwave-solvothermal synthesis of 
    graphene nanosheets and their polyaniline nanocomposites for energy strorage”, Chemistery of Materials, 
    Vol. 21, No. 21, pp. 5004-5006, (2009).
    4. Kuila, T., Bose, S., Khanra, P., Mishra, A.K., Kim, N.H. and Lee, J.H., “Recent advances in graphenebased biosensors”, Biosensors and Bioelectronics, Vol. 26, No. 12, pp. 4637-4648, (2011).
    5. Kuilla, T., Bhadra, S., Yao, D., Kim, N.H., Bose, S. and Lee, J.H., “Recent advances in graphene based 
    polymer composites”, Progress in Polymer Science, Vol. 35, No. 11, pp. 1350-1375, (2010).
    6. Schwierz, F., “Graphene transistors”, Nature Nanotechnology, Vol. 5, No. 7, pp. 487-496, (2010).
    7. Rafiee, M.A., Rafiee, J., Wang, Z., Song, H., Yu, Z.Z. and Koratkar, N., “Enhanced mechanical properties 
    of nanocomposites at low graphene content”, ACS Nano , Vol. 3, No. 12, pp. 3884-3890, (2009).
    8. Feng, C., Kitpornchai, S. and Yang, J., “Nonlinear bending of polymer nanocomposite beams reinforced 
    with non-uniformly distributed graphene platelets (GPLs)”, Composites Part B: Engineering, Vol. 110, 
    pp. 132-140, (2017).
    9. Barati, M.R. and Zenkour, A.M., “Analysis of postbuckling of graded porous GPL-reinforced beams with 
    geometrical imperfection”, Mechanics of Advanced Materials and Structures, Vol. 26, No. 6, pp. 503-511, 
    (2019).
    10. Arefi, M., Bidgoli, E.M.R., Dimitri, R., Bacciocchi, M. and Tornabene, F., “Nonlocal bending analysis of 
    curved nanobeams reinforced by graphene nanoplatelets”, Composites Part B: Engineering, Vol. 166, pp. 
    1-12, (2019).
    11. King, J.A., Klimek, D.R., Miskioglu, I. and Odegard, G.M., “Mechanical properties of graphene 
    nanoplatelet/epoxy composites”, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 128, pp. 4217-4223, (2013).
    12. Liang, J., Wang, Y., Huang, Y., Ma, Y., Liu, Z. and Cai, J., “Electromagnetic interference shielding of 
    graphene/epoxy composites”, Carbon, Vol. 47, pp.
    13. Shokrollahi, H, Beigpour, R. Nonlinear bending of composite beams reinforced with graphene platelets
    using harmonic differential quadrature method. Applied and computational sciences in mechanics, , 2022; 
    33(2): 23-40.
    14. S. B. Mousavi, and A. A. Yazdi, “Flutter of delaminated three-phase nano-composite beam-plates,” 
    Mechanics of Advanced Materials and Structures, vol. 27, pp. 561-568, 2020.
    15. M. H. Yas, and M. Heshmati, “Dynamic analysis of functionally graded nanocomposite beams reinforced 
    by randomly oriented carbon nanotube under the action of moving load,” Applied Mathematical 
    Modelling, vol. 36, pp. 1371-1394, 2012.
    16. H. Asadi, and Q. Wang, “An investigation on the aeroelastic flutter characteristics of FGCNTRC beams 
    in the supersonic flow,” Composites Part B: Engineering, vol. 116, pp. 486-499, 2017.
    17. Maboodi, R., Shokrollahi, H., & Esmaeili, M. (2023b). Flutter analysis of a CNT-reinforced composite 
    beam carrying an attached mass in the supersonic flow. Technology in Aerospace Engineering, 7(1) 59–
    69.
    18. Wang, Y., Feng, C., Santiuste, C., et al., “Buckling and postbuckling of dielectric composite beam 
    reinforced with graphene platelets (GPLs)”, Aerospace Science Technology, Vol. 91, pp. 208-218, (2019).
    19. Choi, J., Shin, H., Yang, S. and Cho, M., “The influence of nanoparticle size on the mechanical properties 
    of polymer nanocomposites and the associated interphase region: a multiscale approach”, Composite 
    Structures, Vol. 119, pp. 365-376, (2015).
    20. Aluko, O., Gowtham, S. and Odegard, G.M., “The development of multiscale models for predicting the 
    mechanical response of GNP reinforced composite plate”, Composite Structures, Vol. 206, pp. 526-534, 
    (2018).
    21. Shokrieh, M.M., Ghoreishi, S.M. and Esmkhani, M., “Toughening mechanisms of nanoparticle-reinforced 
    polymers. In: Toughening mechanisms in composite materials”, Woodhead Publishing, pp. 295-320, 
    (2015)