22525

بررسي انتشار و پراكندگي امواج در يك نانو لوله پيزوالكتريك حامل سيال با درنظر گرفتن اثر فلكسوالكتريك

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي

1396-1399

1399/4/3

دكتر روح الله طالبي توتي - دكتر ميرسعيد صفي زاده

مكانيك

هدف از پژوهش حاضر بررسي هم زمان اثر فلكسوالكتريك و اثر سطح در انتشار موج در يك نانو لوله حامل سيال است. از آنجايي كه ابعاد لوله در حد نانو مي‌باشد، براي بررسي دقيق‌تر مسئله انتشار موج از تئوري اصلاح شده مرتبه بالا گراديان كرنش غير محلي استفاده شده و نانو لوله يك بار با استفاده از مدل پوسته استوانه‌اي و يك بار هم با مدل تير اصلاح شده براي لوله‌ها، مدل شده و اثر پارامترهاي غير محلي و پارامتر گراديان كرنش بر انتشار موج در نانو لوله بررسي و اين تئوري‌ها با تئوري‌‌هاي كلاسيك مقايسه شده‌اند. در پژوهش حاضر اثر فلكسو الكتريك بر انتشار موج الاستيك بحث و نشان داده شده است كه اثر فلكسوالكتريك يك اثر وابسته به مقياس است. همچنين نتايج پژوهش حاضر نشان مي‌دهد كه اثر فلكسوالكتريك بر روي پراكندگي امواج نيز تاثير گذار است. مدل سازي مسئله هم براي تئوري اصلاح شده مرتبه بالاي تير و هم براي تئوري پوسته استوانه‌اي اعتبار سنجي شده است. نتايج به دست آمده از مدل ارائه شده در اين پژوهش، هم خواني خوبي با پژوهش‌هاي قبلي كه در حوزه فلكسو الكتريك و انتشار موج در نانو لوله‌ها انجام شده است، دارد. از آنجايي كه تنش سطح در ابعاد نانو قابل ملاحظه است لذا در مرحله بعدي، اثر سطح هم در مدل سازي مسئله وارد شده‌ و تاثير آن بر سفتي سازه و انتشار امواج الاستيك بحث شده ‌است. همچنين تاثير سرعت سيال از ديگر مواردي است كه تاثير آن در مسئله انتشار موج در نانو لوله حامل سيال مورد بحث و بررسي قرار گرفته است. افزايش سرعت سيال داخل نانو لوله باعث كاهش سرعت فاز موج به ويژه در نسبت‌هاي شعاعي خيلي كم خواهد شد.

1399/05/18

Wave dispersion analysis of fluid-conveying smart nanotubes according to new model capturing the flexoelectric effect

6/23/2020 12:00:00 AM

Wave dispersion response of a fluid-carrying piezoelectric nanotube is studied in this paper utilizing an improved model for piezoelectric materials which capture a new effect known as flexoelectricity. For this aim, a higher order shear deformation theory is employed to model the problem. Furthermore, strain gradient effect as well as nonlocal effect is taken into consideration throughout using the nonlocal strain gradient theory (NSGT). Surface elasticity is also considered to make an accurate size-dependent formulation. The wave propagation solution is then implemented to the governing equations obtained by Hamiltonian’s approach. The phase velocity of the nanotube is determined for three wave modes (i.e. shear, longitudinal and bending waves) to study the influence of various involved factors including strain gradient, nonlocality, flexoelectricity and surface elasticity on the wave dispersion curves. Results reveal a considerable effect of the flexoelectric phenomenon on the wave propagation properties especially at a specific domain of the wave number. The size-dependency of this effect is disclosed. Overall, it is found that the flexoelectricity exhibits a substantial influence on wave dispersion properties of the smart fluid-conveying systems. Hence, such size-dependent effect should be considered to achieve exact and accurate knowledge on wave propagation characteristics of the system.