بررسی ارتعاشات غیرخطی بعد از کمانش ناشی از بار حرارتی و تحلیل پایداری نانوورق گرافن دو لایه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه یاسوج، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی مکانیک

2 دانشگاه شیراز، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی مکانیک

چکیده

در این تحقیق رفتار ارتعاش بعد از کمانش یک نانوورق گرافن دولایه تحت بار حرارتی بررسی شده است. بدین منظور، نانوورق گرافن به صورت یک ورق اورتوتروپیک غیرکلاسیک مدل شده است که در آن اثر مقیاس کوچک لحاظ شده است. فرمول بندی مساله بر اساس تئوری ورق کیرشهف انجام شده که فرضیات غیرخطی فون کارمن در روابط کرنش – جابجایی در نظر گرفته شده است و از تئوری الاستیسیته غیر محلی ایرینگن برای اعمال اثر اندازه بهره گرفته شده است. اثرات حرارتی، نیروهای واندروالس بین لایه‌ای و کایرالیتی نیز در نظر گرفته شده و خواص مواد وابسته به دما فرض شده است. به کمک روش مقیاس‌های زمانی چندگانه یک پاسخ نیمه تحلیلی بدست آمده است. اثر تغییر مقیاس کوچک بر فرکانس‌های طبیعی، جابجایی و منحنی پاسخ بررسی و نتایج عددی با استفاده از مدل نانوورق غیرمحلی استخراج شده است. نتایج عددی با نتایج تحقیقات مشابه مقایسه شده است. تاثیر پارامترهای مختلف بر ارتعاشات بعد از کمانش نانوورق گرافن دولایه در محیط حرارتی از جمله پارامتر مقیاس، ابعاد، و بار حرارتی ارائه شده است. پایداری مودهای ارتعاشی حول یک وضعیت کمانشی بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که پارامتر مقیاس و تغییر دما نقش مهمی در رفتار ارتعاش غیرخطی نانوساختارهای کمانش کرده دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Nonlinear Vibration and Stability Analysis of Thermally Postbuckled Double-Layered Graphene Sheet

نویسندگان [English]

  • GholamAli Varzandian 1
  • Sima Ziaee 1
  • Mehrdad Farid 2
  • Abbas Niknejad 1
1 Department of Mechanical Engineering, Yasouj University
2 Department of Mechanical Engineering, Shiraz University
چکیده [English]

In the present research, vibration behavior is presented for a thermally postbuckled double layered graphene sheet (DLGS). The DLGS is modeled as a nonlocal orthotropic plate which contains small scale effects. The formulations are based on the Kirchhoff's plate theory, and von Karman-type nonlinearity is considered in strain-displacement relations. The thermal effects, van der Waals forces between layers and chirality are also included and the material properties are assumed to be temperature-dependent. A semi analytical solution is obtained using multiple time scales method. The effects of variation of small scale parameter to the natural frequencies, deflections and response curve of DLGS are analyzed and the numerical results are obtained from the nonlocal plate model. Numerical results are compared with those of similar researches. Effects of various parameters on the postbuckled vibration of DLGS in thermal environments such as scale parameter, length and thermal load are presented. Stability of vibration modes around a buckled configuration is investigated. Results show that the scale parameter and thermal changes have important roles on nonlinear vibrational behavior of nano scale buckled structures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Double layered Graphene sheet
  • Thermal postbuckling
  • Nonlocal plate model
  • Multiple time scales method