26800

بررسي انتقال صوت از يك پوسته استوانه ¬اي FGM تقويت شده با نانولوله ¬هاي كربني در مجاورت حرارت با استفاده از تئوري مرتبه سوم برشي

كارشناسي ارشد

مهندسي فناوري ماهواره

97

1400/12/23

كامران دانشجو

مجيد بختياري

فناوري هاي نوين

در اين پايان¬نامه، انتقال صوت در يك پوسته استوانه¬اي تابعي مدرج تقويت شده با نانولوله¬هاي كربني در مجاورت حرارت به روش تحليلي و با استفاده از تئوري مرتبه سوم تغيير شكل¬هاي برشي مورد مطالعه قرار گرفته است. براي اين منظور فرض مي¬شود كه پوسته استوانه¬اي با طول نامحدود در يك سيال متحرك مستغرق شده و توسط يك موج صوتي صفحه¬اي مايل تحريك مي¬شود. پوسته مورد نظر از مواد تابعي مدرج دوگانه ساخته شده است، به طوري¬كه ماتريس زمينه از تركيب سراميك و فلز به صورت درجه بندي شده تشكيل گرديده و نانولوله¬هاي كربني نيز به صورت تابعي مدرج به شكل¬هاي يكنواخت، X، O، V و A در ماتريس زمينه توزيع شده¬اند. با توجه به اينكه پوسته مورد نظر تحت يك گراديان حرارتي غيرخطي قرار دارد، خواص مواد ماتريس FG و نانولوله¬هاي كربني نيز به صورت وابسته به دما فرض شده¬اند و تنش¬هاي ترمومكانيكي بر اساس معادله حرارت هدايتي غيرخطي تعيين شده¬اند. معادلات حركت پوسته بر اساس اصل هميلتون و با استفاده از تئوري مرتبه سوم تغيير شكل¬هاي برشي استخراج مي¬شوند. اين تئوري به دليل مدل كردن دقيق¬تر ميدان جابجايي در راستاي ضخامت و لحاظ كردن اثرات برش و چرخش، نتايج واقعي¬تري را ارائه مي¬نمايد و نياز به ضريب تصحيح برشي ندارد. پس از آن با اعمال فشارهاي آكوستيكي، شرايط مرزي و استفاده از توابع سري¬هاي بي¬نهايت كه با الگوريتمي خاص همگرا شده¬اند، معادلات ارتعاشي-آكوستيكي به صورت همزمان حل مي¬شوند. جهت اعتبار سنجي مدل پيشنهادي، نتايج بدست آمده در اين تحقيق با نتايج ارائه شده توسط ديگر محققيق مقايسه شده است. پس از آن تاثير پارامترهاي مختلف از جمله ضخامت، كسر حجمي، گراديان دمايي غير خطي، توزيع نانولوله¬هاي كربني، تركيب ماتريس زمينه و عدد ماخ سيال خارجي بر روي افت انتقال صوت پوسته مورد نظر بررسي شده است. نتايج نشان مي¬دهند كه افزايش دما به سبب اثر نرم شوندگي پوسته، افت انتقال صوت را كاهش مي¬دهد و همچنين اضافه كردن نانولوله¬هاي كربني به ماتريس FG با كسر حجمي مناسب به دليل تقويت سفتي سازه، افت انتقال صوت در سازه مورد نظر را افزايش مي¬دهد.

1401/05/05

Analysis of sound transmission through FGM shell reinforced by carbon nanotube in the thermal environment using third-order shear deformation theory

3/14/2023 12:00:00 AM

In this research, sound transmission in a functionally graded cylindrical shell (FGM) reinforced with carbon nanotubes in the thermal environment has been studied analytically using the third-order shear deformation theory (TSDT). For this purpose, it is assumed that an infinite cylindrical shell is immersed in a moving fluid and excited by an acoustic wave. The shell is made of dual functionally graded materials so that the matrix is composed of a graded composition of ceramic and metal, and the functionally graded carbon nanotubes in uniform, X, O, V, and A shapes are distributed in the matrix. Since the shell is subject to a nonlinear thermal gradient, the properties of FG matrix materials and carbon nanotubes are also assumed to be temperature-dependent and the thermomechanical stresses are determined based on the nonlinear conductive heat equation. The equations of shell motion are derived based on Hamilton's principle using the third-order of shear deformation theory. This theory provides more realistic results due to more accurate modeling of the displacement field in terms of thickness and, taking into account the effects of shear and rotation, and does not require a shear correction factor. Then vibroacoustic equations are solved simultaneously by applying acoustic pressures, boundary conditions then using infinite series functions that are converged with a special algorithm. To validate the proposed model, the results obtained in this study are compared with the results presented by other researchers. Then, the effect of various parameters such as thickness, volume fraction, nonlinear temperature gradient, carbon nanotube distribution, matrix composition, and external fluid velocity on the sound transmission loss of the shell is investigated. The results show that increasing the temperature due to the softening effect of the shell reduces the sound transmission loss and also adding carbon nanotubes to the FG matrix with appropriate volume fraction due to increasing the stiffness of the structure increases the sound transmission loss.

ئوري مرتبه سوم تغييرشكل¬هاي برشي , مواد تابعي مدرج , نانولوله¬هاي كربني , گراديان حرارت غير خطي , رفتار آكوستيكي

Third-order of shear deformation theory , Functionally graded materials , Carbon nanotubes , Nonlinear temperature gradient , Acoustic behavior

Mohammad Bolhasani

Kamran Daneshjou