بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق یک کنترل فعال جهت کاهش ارتعاشات تیر نانو کامپوزیتی تقویت شده با نانو لوله های کربنی تک جداره مورد بررسی قرار داده شده است. خواص مواد تیر کامپوزیتی تقویت شده با نانو لوله های کربنی که توزیع نانولولهها در آن در راستای ضخامت فرض شده است از قانون مخلوطها تخمینزده میشود، لازم بذکر است که نانو لولههای کربنی تک جداره همسو و در یک راستای مستقیم فرض شدهاند.
معادلات حاکم بر سیستم تیر کامپوزیتی بر اساس تئوری تیر اویلر برنولی و تکنیک لاگرانژ- ریلی- ریتز استخراج گردیده است. لایههای پیزوالکتریک که به دو طرف صفحه چسبیدهاند، بعنوان حسگرها و عملگرها در امر کنترل ارتعاشات بکارگیری شدهاند. تیر کامپوزیتی یک سر گیردار فرض شده است و نیروی پیرو به انتهای تیر وارد میشود. اثرات حرارتی بر رفتار تیر مطالعه گردیده است. همچنین تاثیرات کسرحجمی نانولولههای کربنی، هندسه توزیع نانولولههای کربنی در راستای ضخامت تیر، تعداد لایههای پیزوالکتریک بر پایداری تیر کامپوزیتی تقویت شده با نانو لولههای کربنی فرمولبندی شده و بهرهوری کنترلر طراحی شده مورد برررسی قرار مییرد .
مقدمه
نانو لولههای کربنی دارای خواص استثنایی مکانیکی، حرارتی و الکتریکی بوده و به عنوان یک ماده تقویت کننده در سازه های با کیفیت بالا و کامپوزیت های چند منظوره دارای دامنه کاربردی وسیعی هستند. از این در سالهای اخیر مطالعات فراوانی در این زمینه انجام شده است. در سال 2011 شین و همکارانش ارتعاشات غیرخطی با دامنههای بزرگ یک صفحهی کامپوزیتی تقویت شده با نانولولههای کربنی که بر روی یک پایه الاستیک قرار گرفته است را در محیطی حرارتی بررسی کردند
در سال 2012 رفیعی و همکارانش مقالهای در پایداری دینامیکی غیرخطی صفحات کامپوزیتی اولیه پیزوالکتریکی تقویت شده با نانولولههای کربنی به صورت مدرج تابعهای تحت ترکیبی از نیروهای حرارتی و الکتریکی و اثرات متقابل پارامتری و تشدید خارجی منتشر نمودند
در سال 2012 ژو و همکارانش ارتعاشات آزاد یک صفحهی نازک کامپوزیتی تقویت شده با نانولولههای کربنی تک جداره با استفاده از روش المان محدود مطالعه و بررسی نمودند
در سال 2013 کیم و همکارانش ارتعاشات تیرهای دوار را بررسی و حرکت محوری، عمودی، عرضی با استفاده از اصل همیلتون را مورد استفاده قرار دادند .[4] در سال 2013 یاس و همکارانش خواص ارتعاشی صفحات استوانهای تقویت شده با نانولولههای کربنی مدرج تابعهای با نانولولههای کربنی تک دیواره براساس تئوری سه بعدی الاستیکی را بررسی نمودند
در سال 2013 ژانگ و همکارانش نمودار فرکانس پاسخ برای یک صفحه ساندویچی تحت تحریکهای عرضی و داخل صفحهای را تحلیل نمودند نتایج مناطق سخت و نرم هستند.[6] در سال 2014 ژانگ و همکارانش از رفتار دینامیکی غیرخطی صفحات کامپوزیتی لایهای را تحلیل و بررسی کردند .[7] در سال 2014 ماریشی و همکارانش ارتعاشات آزاد غیرخطی تیرهای کامپوزیتی لایهای را بررسی نمودند و اثر افزایش دما و کسر حجمی لایههای پیزوالکتریک بر فرکانس غیرخطی طبیعی کامپوزیت ها را مطالعه نمودند
در سال 2014 رفیعی و همکارانش براساس تئوری تیر اویلر برنولی بر روی نوسانات هندسهای غیرخطی آزاد و اجباری یک نانولولهی تک جداره با تکیه گاه ساده و فرکانسهای غیرخطی با جابجایی اولیه را تحقیق و بررسی نمودند
درسال 2015 آیدوگدو و همکارانش نتایجی برای انواع مواد، سرعت زاویهای، نسبت قطبی، نسبت طول به ضخامت تیر کامپوزیتی و انواع مختلف شرایط مرزی مطالعه و بررسی نمودند
در سال 2016 گو و همکارانش ارتعاشات خطی تیرهای کامپوزیتی تقویت شده توسط نانولولههای کربنی فرمولبندی شده را با جهتگیری مستقیم نانولولهها و تحلیلی از ارتعاشات غیرخطی و خمش صفحهی ساندویچی تقویت شده با نانولولههای کربنی با ساپورت الاستیک در حالی که لایهها و صفحات در برابر محیط حرارتی قرار گرفتهاند را مطالعه و بررسی نمودند.
در تحقیق حاضر ارتعاشات یک تیر یکسردرگیر که نیرویی پیرو به انتهای آن وارد میشود مورد بررسی قرار میگیرد. با مطالعاتی که انجام شد، کنترل ارتعاشات تیر نانو کامپوزیتی تقویت شده با نانو لوله های کربنی تک جداره که تحت تاثیر نیروی پیرو و اثرات حرارتی قرار دارد و همچنین کنترل ارتعاشات آن بکمک لایههای پیزوالکتریک، موضوعی است که تاکنون در هیچیک از تحقیقات مشاهده نشده است.
معادلات دینامیکی حاکم بر سیستم
تیر کامپوزیتی به عرض b، ضخامت h ، و طول L مفروض میباشد. لایههای پیزوالکتریک که بعنوان حسگرها و عملگرها بکار گرفته شدهاند به دو سطح بالایی و پایینی تیر FG-CNTRC چسبیدهاند. این لایه ها دارای ضخامت ، طول ، عرض ، چگالی ، مدول الاستیسیته و ضریب تناسب پیزوالکتریک میباشد.
در حالاتی که هندسه توزیع نانولولههای کربنی در مقطع نامتقارن باشد، تار خنثی دیگر در وسط نمی باشد و با توجه به درصد پراکندگی میتواند بالاتر یا پایینتر از حالت هندسه توزیع متقارن قرار بگیرد.
