26567

بررسي ارتعاشات دسته نانولوله هاي كربني مجاور در صفحه از طريق مدل هاي وابسته به اندازه

دكتري

مهندسي مكانيك

1394

1401/2/7

شاهرخ حسيني هاشمي

مهندسي مكانيك

در اين رساله، ارتعاشات نانولوله¬هاي كربني مجاور در صفحه، با استفاده از تئوري¬هاي غيرمحلي فاقد تناقض مورد مطالعه و تحقيق قرار مي¬گيرد. در گام اول، ارتعاشات نانوتيرها در فضاي تئوري¬هاي الاستيسيته انتگرالي غيرمحلي گردايان كرنش، الاستيسيته دوفازي و دوفازي گراديان كرنش مورد توجه قرار گرفته و با انجام روش¬هاي ريلي-ريتز، حل دقيق و مدل¬سازي اجزاء محدود، ضمن بررسي نحوه¬ي تاثيرگذاري اين تئوري¬هاي الاستيسيته، كارآيي هركدام از اين روش¬هاي حل نيز ارزيابي مي¬شود. در گام بعدي، با ارائه¬ي روابط سه¬بعدي و پيشنهاد يك مدل غيرمحلي شبه سه¬بعدي براي ضرايب سفتي حاصل از كنش واندروالس بين نانولوله¬ها، مدل اجزاء محدود مربوط به ارتعاشات اين نانوساختار ايجاد و تاثير عوامل مختلف بر انواع ارتعاشات هم¬فاز و غيرهم¬فاز درون و عمود بر صفحه بررسي خواهد شد. در ادامه، با اجراي روش به¬روزرساني مدل اجزاء محدود در فضاي الاستيسيته دو فازي و با استفاده از فركانس¬هاي حاصل از شبيه¬سازي ديناميك مولكولي تك نانولوله، نسبت به استخراج ويژگي¬هاي مكانيكي و هندسي نانولوله¬ي كربني اقدام مي¬گردد. سرانجام مقايسه¬اي بين نتايج حاصل از مدل اجزاء محدود با نتايج شبيه¬سازي مولكولي ارتعاشات نانولوله¬هاي مجاور صورت مي¬گيرد. درمورد نوآوري¬هاي اين پژوهش مي¬توان به مواردي همچون حل دقيق معادلات تير در فضاي دوفازي، پيشنهاد ضريب سفتي چرخشي درون صفحه¬اي، ارائه¬ي مدل غيرمحلي پيوسته¬ي شبه سه¬بعدي براي ضرايب سفتي و استخراج همزمان ضخامت معادل، ضريب تصحيح برشي و پارامتر غيرمحلي نانولوله كربني از طريق روش به روزرساني مدل اجزاء محدود انتگرالي فاقد قفل شوندگي برشي اشاره كرد. سازگاري و عدم وجود تناقص در تئوري¬هاي الاستيسيته غيرمحلي دوفازي و لزوم در نظر گرفتن تاثير ساختار اتمي سه¬بعدي در استخراج ضرايب سفتي واندروالس نانولوله¬هاي نزديك به هم، از جمله نتايج حاصل از اين پژوهش مي¬باشند. همچنين، بررسي نتايج بيانگر كارآيي المان ساده¬ي تير پيشنهادي در فضاي پيچيده¬¬ي انتگرالي بوده و نشان از تاثيرگذاري اعمال ضريب سفتي چرخشي درون صفحه¬اي بر ارتعاشات هم¬فاز، تغيير فركانس¬هاي جابه¬جايي¬هاي هم¬فاز با اعمال غيرمحلي ضرايب سفتي و كوپلينگ حركات درون و عمود بر صفحه نانولوله¬هاي مجاور دارد.

1401/03/08

Vibrations of horizontally aligned carbon nanotubes by size dependent theories

4/27/2023 12:00:00 AM

Vibrations of horizontally aligned carbon nanotubes (CNTs) are studied in this work utilizing the paradox free forms of nonlocal elasticity, including integral nonlocal strain gradient, two phase local/nonlocal and two phase local/nonlocal strain gradient theories as well as molecular dynamics simulation. To this end, Rayleigh-Ritz method, exact solution and Finite element (FE) method are developed to investigate the effect of these elasticity theories on the vibrations of nanobeams and, to study on the efficiency of the solution methods within the framework of these theories. Achieving to convergent results in Rayleigh-Ritz method by applying the combination of polynomial and triangular functions, consistency of the two-phase elasticity theories, shear locking free property of the proposed beam elements, necessity of using the 3D models in extracting the stiffness factors due to Van Der Waals interactions between the close adjacent CNTs, influences of the in-plane rotational stiffness on the in-phase in-plane vibrations, possibility of fitting the FE results to the simulations ones by using the FE model updating method for extracting the equal thickness, shear correction factor and nonlocal parameters, simultaneously, effect of applying the nonlocal stiffness factors on the in phase modes and occurrence of the coupling between the in-plane and out of plane displacements are some conclusions of the present work.

نانولوله هاي كربني مجاور , الاستيسيته دو فازي محلي/غيرمحلي , ضرايب سفتي كنش واندروالس , به روزرساني مدل اجزاء محدود , شبيه سازي ديناميك مولكولي

Horizontally aligned carbon nanotubes , Two-phase local/nonlocal elasticity , Van Der Waals interaction , Finite element model updating , Molecular dynamics simulation

Mahmood Fakher

Shahrokh Hosseini Hashemi