تحلیل ارتعاشات آزاد وابسته به اندازه یک میکرو ورق ضخامت متغیر با لایه‌های پیزوالکتریک هدفمند تحت گرادیان دما

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی ، صفحه 1-10 (10) XML اصل مقاله (751.88 K)
کد مقاله : 1037-ISAV2023 (R2)
نویسندگان
گروه مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران
چکیده
هدف این مقاله بررسی میزان وابستگی فرکانس طبیعی بی‌بعد شده یک میکرو صفحه میدلین ضخامت متغیر به ابعاد آن و گرادیان دما، هنگام ترکیب شدن آن با لایه‌های مدرج تابعی پیزوالکتریک است. المان پیشنهادی یک المان مستطیلی چهار گرهی نامنطبق است که دارای 15 درجه آزادی در هر گره و از مرتبه پیوستگی ضعیف C1 می‌باشد. انرژی میکرو ورق بر اساس تئوری مرتبه اول برشی و تئوری تنش کوپل بهبود‌یافته و با استفاده از توابع شکل چندجمله‌ای تقریب زده می‌شود. در ادامه، با استفاده از روش اجزاء محدود، معادلات میکرو ورق میدلین گسسته می‌شود. یافته‌های حاضر با نتایج موجود در ادبیات مقایسه و با موفقیت تأیید می‌شوند. سپس یک مطالعه دقیق برای نشان دادن تأثیر عملکرد لایه‌های مدرج تابعی پیزوالکتریک و اثر افزایش حرارت بر فرکانس طبیعی سیستم انجام می‌گردد. نتایج نشان می‌دهد که برای تمام مقادیر اندیس تابع توانی، فرکانس طبیعی با افزایش دما به دلیل کاهش سفتی، کاهش می‌یابد، که میزان این کاهش فرکانس برای شرایط مرزی چهارطرف ساده بیشتر از چهارطرف گیردار است. به علاوه نتایج نشان می‌دهد که با افزایش نسبت ضخامت به پارامتر مقیاس طول و همچنین با افزایش نسبت نازک‌شدگی صفحه، فرکانس طبیعی بی‌بعد ‌شده سیستم افزایش می‌یابد.
کلیدواژه ها
موضوعات
 
Title
.
Authors
مراجع
  1. Liew K, He X, Ng T, Sivashanker S. Active control of FGM plates subjected to a temperature gradient: modelling via finite element method based on FSDT. International Journal for Numerical Methods in Engineering.  2001;52(11):1253-71.
    2. Praveen G, Reddy J. Nonlinear transient thermoelastic analysis of functionally graded ceramic-metal plates. International journal of solids and structures. 1998;35(33):4457-76.
    3. Panda S, Ray M. Nonlinear finite element analysis of functionally graded plates integrated with patches of piezoelectric fiber reinforced composite. Finite Elements in Analysis and Design. 2008;44(8):493-504.
    4. Yang J, Shen H-S. Dynamic response of initially stressed functionally graded rectangular thin plates. Composite Structures. 2001;54(4):497-508.
    5. Yang J, Shen H-S. Vibration characteristics and transient response of shear-deformable functionally graded plates in thermal environments. Journal of Sound and vibration. 2002;255(3):579-602.
    6. Li Q, Iu V, Kou K. Three-dimensional vibration analysis of functionally graded material plates in thermal environment. Journal of Sound and Vibration. 2009;324(3-5):733-50.
    7. Wu X-H, Chen C, Shen Y-P, Tian X-G. A high order theory for functionally graded piezoelectric shells. International Journal of Solids and Structures. 2002;39(20):5325-44.
    8. Lu P, Lee H, Lu C. Exact solutions for simply supported functionally graded piezoelectric laminates by Stroh-like formalism. Composite Structures. 2006;72(3):352-63.
    9. Behjat B, Salehi M, Sadighi M, Armin A, Abbasi M. Static, dynamic, and free vibration analysis of functionally graded piezoelectric panels using finite element method. Journal of Intelligent Material Systems and Structures. 2009;20(13):1635-46.
    10. Yang F, Chong A, Lam DCC, Tong P. Couple stress based strain gradient theory for elasticity. International journal of solids and structures. 2002;39(10):2731-43.
  2. 11. Ma H, Gao X-L, Reddy J. A non-classical Mindlin plate model based on a modified couple stress theory. Actamechanica. 2011;220(1-4):217-35.
    12. Thai H-T, Nguyen T-K, Vo TP, Lee J. Analysis of functionally graded sandwich plates using a new first-order shear deformation theory. European Journal of Mechanics-A/Solids. 2014;45:211-25.
    13. Alijani F, Bakhtiari-Nejad F, Amabili M. Nonlinear vibrations of FGM rectangular plates in thermal environments. Nonlinear Dynamics. 2011;66:251-70