تحلیل ارتعاشات آزاد ورق ساندویچی با هسته مگنتورئولوژیکال و لایه‌هایی از مواد مدرج تابعی
الموضوعات : یافته های نوین کاربردی و محاسباتی در سیستم های مکانیکی
فرزاد شهریاری
1
,
مهدی شکارزاده
2
1 - گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اهواز، اهواز، ایران.
2 - گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اهواز، اهواز، ایران.
الکلمات المفتاحية: ورق ساندویچی, مگنتورئولوژیکال, ﭘﯿﺰواﻟﮑﺘﺮﯾﮏ, روش انرژی, اصل همیلتون,
ملخص المقالة :
در این مقاله، به بررسی ارتعاشات یک ورق ساندویچی پرداخته می‌شود که دارای هسته‌ای با ویژگی‌های مگنتورئولوژیکال و لایه‌های فوقانی و تحتانی از مواد پیزوالکتریک هدفمند است. در این ساختار، هسته و لایه‌ها به ترتیب تحت تأثیر میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی واکنش نشان می‌دهند. برای استخراج معادله ساختاری این ورق، ابتدا روابط ویژه هر لایه به طور جداگانه با استفاده از تئوری ورق کلاسیک بیان شده است. سپس با استفاده از روش انرژی و اصل همیلتون، معادلات دیفرانسیلی حاکم بر حرکت سیستم به دست آمده است. به دلیل وجود کوپل در معادلات، از روش ناویر که قابلیت تحلیل شرایط مرزی ساده را دارد، برای حل استفاده شده است. در نهایت، تأثیر عوامل مختلفی چون نوع ماده مگنتورئولوژیکال به عنوان هسته، نسبت ضخامت هسته به لایه‌ها، و شدت میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی بر فرکانس‌های طبیعی بی‌بعد ورق ساندویچی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که اعمال میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی تأثیر قابل توجهی در افزایش فرکانس‌های طبیعی بی‌بعد ورق دارد. همچنین، افزایش ضخامت لایه و نسبت طول به عرض ورق منجر به کاهش فرکانس طبیعی می‌شود. از میان سه نوع هسته مورد بررسی، نتایج نشان‌دهنده استحکام بیشتر هسته نوع دوم در ساختار ساندویچی است. یافته‌های این تحقیق می‌تواند در صنایع مختلفی از جمله نفت، گاز، پتروشیمی، هوافضا، دریایی و خودروسازی مورد استفاده قرار گیرد.
[1] Nayak, B., Sastri, J.B.S., Dwivedy, S.K., Murthy, K.K., )2012). A comparative study of the classical and higher order theory for free vibration analysis of MRE cored sandwich beam with composite skins using finite element method. In IEEE-International Conference On Advances In Engineering, Science And Management (ICAESM) , pp 172-178. IEEE,.
[2] Nayak, B., Dwivedy, S.K., Murthy, K.S.R.K., (2013). Vibration analysis of a three-layer magnetorheological elastomer embedded sandwich beam with conductive skins using finite element method. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 227(4), pp 714-729.
[3] Ying, Z.G., Ni, Y.Q., (2009). Micro-vibration response of a stochastically excited sandwich beam with a magnetorheological elastomer core and mass. Smart materials and structures, 18(9), p 095005.
[4] Manoharan, R., Vasudevan, R., Jeevanantham, A.K., (2014). Dynamic characterization of a laminated composite magnetorheological fluid sandwich plate. Smart Materials and Structures, 23(2), p 025022.
[5] Ying, Z., Chen, H., Ni, Y., (2012). Magnetorheological visco-elastomer and its application to suppressing microvibration of sandwich plates. In Third International Conference on Smart Materials and Nanotechnology in Engineering , 8409, pp 356-363. SPIE.
[6] Aguib, S., Nour, A., Zahloul, H., Bossis, G., Chevalier, Y., Lançon, P.,( 2014). Dynamic behavior analysis of a magnetorheological elastomer sandwich plate. International Journal of Mechanical Sciences, 87, pp 118-136.
[7] Ramamoorthy, M., Rajamohan, V., AK, J., (2016). Vibration analysis of a partially treated laminated composite magnetorheological fluid sandwich plate. Journal of Vibration and Control, 22(3), pp 869-895.
[8] Yeh, J.Y., (2014). Vibration characteristics analysis of orthotropic rectangular sandwich plate with magnetorheological elastomer. Procedia Engineering, 79, pp 378-385.
[9] Malekzadeh,, K., Payganeh, G., Saghavaz, F.R., (2015). Free vibration and Low velocity impact Analysis of sandwich plates with Smart Flexible cores. Modares Mechanical Engineering, 14(13).
[10] Eshaghi, M., Sedaghati, R., Rakheja, S., (2017). Vibration analysis and optimal design of multi-layer plates partially treated with the MR fluid. Mechanical Systems and Signal Processing, 82, pp 80-102.
[11] Yang, C., Jin, G., Ye, X., Liu, Z., (2016). A modified Fourier–Ritz solution for vibration and damping analysis of sandwich plates with viscoelastic and functionally graded materials. International Journal of Mechanical Sciences, 106, pp 1-18.
[12] Zhong, Z. and Yu, T., 2006. Vibration of a simply supported functionally graded piezoelectric rectangular plate. Smart materials and structures, 15(5), pp 1404-1412.
