تحلیل اثر آیروالاستیسیته بر ارتعاش آزاد نانوورق‌های پیزوالکتریک در تماس با سیال محدود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی مکانیک/دانشگاه اراک/اراک/ایران

2 کارشناس ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک

10.61186/masm.2026.2082733.1180
چکیده
در تحقیق حاضر تاثیر نیروی آیرو الاستیک بر ارتعاش آزاد نانوورق پیزوالکتریک در تماس با سیال محدود تحت تحت شرایط مرزی تماما ساده و تماما گیردار مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور مدلسازی سازه از تئوری الاستیسیته غیرمحلی بر پایه‌ی تئوری‌های برشی اصلاح شده با توزیع‌های متفاوت در راستای ضخامت برای برش از جمله توزیع نمایی، مثلثاتی و دو تابع توزیع جدید ارائه شده توسط نویسندگان مقاله برای اولین بار استفاده شده است. سیال مورد نظر در این تحلیل غیر قابل تراکم، غیر لزج و غیر چرخشی فرض شده است و از اثرات موج‌های سطح آزاد سیال صرف نظر شده است. همچنین نیروی آیرودینامیکی وارده از سمت جریان هوا بر روی نانوورق نیز با تئوری پیستون مرتبه اول مدلسازی شده است. پتانسیل سرعت سیال با حل معادله لاپلاس و ارضای شرایط مرزی سیال محاسبه شده است و با بکار گیری اصل همیلتون، معادلات حاکم بر رفتار ارتعاشی سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. پس از حل معادلات به روش باقیمانده وزنی گلرکین، برای نشان دادن دقت مدل و روابط ارائه شده در این تحقیق، نتایج عددی حاصل شده با نتایج منتشر شده در مقالات معتبر مقایسه شده است. و نهایتا اثرات پارامترهای مختلفی مانند ابعاد هندسی نانوورق، پارامتر غیرمحلی، تغییرات دمایی، بار الکتریکی، عمق سیال، عرض مخزن، فشار آیرودینامیکی، شرایط مرزی و نوع توزیع تغییر شکل‌های برشی عرضی در راستای ضخامت بر فرکانس‌ها و شکل مودهای ارتعاشی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله English

Analysis of Aeroelastic Effects on Free Vibration of Piezoelectric Nanoplates in Contact with Bounded Fluid

نویسندگان English

Korosh Khorshidi 1
Mahdi Karimi 2
1 Department of mechanical engineering/Arak University/Arak/Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Arak University, Arak, 38156-88349, Iran
چکیده English

In the present study, the influence of aeroelastic force on the free vibration of a piezoelectric nanoplate in contact with a bounded fluid with fully simply supported boundary conditions and fully clamped boundary conditions is investigated. To model the structure, a nonlocal elasticity theory based on modified shear theories with various thickness-wise distributions for shear deformation, including exponential, triangular, and two new distribution functions introduced by the authors of this paper for the first time, is employed. The fluid considered in this analysis is assumed to be incompressible, inviscid, and irrotational, and the effects of the free-surface waves of the fluid are neglected. The aerodynamic force exerted by the airflow on the nanoplate is also modeled using first-order Piston theory. The fluid velocity potential is obtained by solving Laplace’s equation while satisfying the fluid boundary conditions, and by applying Hamilton’s principle, the governing equations for the vibrational behavior of the system are derived. After solving the equations using the Galerkin weighted residual method, numerical results are compared with published results in reputable articles to demonstrate the accuracy of the model and relationships presented in this study. Finally, the effects of various parameters, such as the geometric dimensions of the nanoplate, the nonlocal parameter, temperature variations, electric loading, fluid depth, reservoir width, aerodynamic pressure, boundary conditions, and the type of transverse shear deformation distribution along the thickness, on the frequencies and mode shapes of the vibrations are analyzed.

کلیدواژه‌ها English

Vibration Analysis
Piezoelectric Nanoplates
Fluid-Structure Interaction
Nonlocal Elasticity
Aeroelasticity

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 31 خرداد 1405

  • تاریخ دریافت 11 دی 1404
  • تاریخ بازنگری 26 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 31 خرداد 1405