اثرات کسر وزنی صفحات گرافن و میرایی کسری بر رفتار ارتعاشات غیرخطی میکرو لوله‌های حامل سیال بر بستر ویسکوالاستیک غیرخطی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه طراحی جامدات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

3 دانشکده مهندسی راه‌آهن، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

10.61186/masm.2026.2081698.1178
چکیده
در این پژوهش، رزونانس اولیه میکرو لوله ویسکوالاستیک کسری تقویت‌شده با صفحات گرافن حامل سیال بر روی بستر ویسکوالاستیک غیرخطی بررسی شده است. هدف اصلی از این مطالعه، تحلیل اثرات کسر وزنی صفحات گرافن، ضرایب مدل ویسکوالاستیک کسری غیرخطی و میرایی بر رفتار ارتعاشات غیرخطی سیستم میکرولوله کانتیلور حامل سیال می‌باشد. با استفاده از تئوری میکرومکانیک، تنش کوپل اصلاح‌شده و مدل‌سازی ریاضی خواص مکانیکی صفحات گرافنی و ویسکوالاستیک کسری غیرخطی در چارچوب تئوری تیر اویلر - برنولی، معادلات حاکم بر حرکت برای میکرو لوله حامل سیال استخراج شد. معادلات با روش گالرکین گسسته‌سازی و سپس با روش مقیاس چندگانه حل گردید. نتایج نشان داد که افزایش پارامتر وزنی صفحات گرافنی منجر به کاهش سفتی غیرخطی سیستم می‌شود. همچنین دامنه پاسخ میکرو لوله با افزایش پارامتر مشتق ویسکوالاستیک کسری، کاهش بسیار قابل توجهی دارد. یافته‌های این تحقیق می‌تواند در طراحی و توسعه میکروسکوپ‌های نیروی سیال، ابزارهای پزشکی و سیستم‌های دارورسانی کاربرد داشته باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله English

Effects of Graphene Platelet Weight Fraction and Fractional Damping on Nonlinear Vibration Behavior of Fluid-Conveying Microtubules on a Nonlinear Viscoelastic Foundation

نویسندگان English

Ahmad Homayooni 1
Sina Ghahnavieh 2
Rouzbeh Nouhi Hefzabad 3
1 Department of Mechanical Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran
2 School of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
3 School of Railway Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده English

In this research, the primary resonance of a fractional viscoelastic microtube reinforced with graphene nanoplatelets conveying fluid and resting on a nonlinear viscoelastic foundation has been investigated. The main objective of this study is to analyze the effects of the graphene nanoplatelets weight fraction, the coefficients of the nonlinear fractional viscoelastic model, and damping on the nonlinear vibration behavior of the cantilever fluid-conveying microtube system.

Using micromechanics theory, the modified couple stress theory, and mathematical modeling of the mechanical properties of graphene nanoplatelets and nonlinear fractional viscoelasticity within the framework of Euler-Bernoulli beam theory, the governing equations of motion for the fluid-conveying microtube were derived. The equations were discretized using the Galerkin method and subsequently solved by the multiple scales method. The results showed that an increase in the graphene nanoplatelets weight fraction parameter leads to a decrease in the nonlinear stiffness of the system. Furthermore, the response amplitude of the microtube undergoes a very significant reduction with an increase in the fractional viscoelastic derivative parameter. The findings of this investigation can be applied in the design and development of fluid force microscopes, medical instruments, and drug delivery systems.

کلیدواژه‌ها English

Cantilever microtubule Conveying fluid
Graphene platelet reinforced
Natural frequency
Nonlinear primary resonance
Multiple scales method

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 17 خرداد 1405

  • تاریخ دریافت 01 دی 1404
  • تاریخ بازنگری 08 اسفند 1404
  • تاریخ پذیرش 17 خرداد 1405