به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « Graphene platelets » در نشریات گروه « مکانیک »

تکرار جستجوی کلیدواژه « Graphene platelets » در نشریات گروه « فنی و مهندسی »
  • سحر گودرزی هفشجانی، یاسر کیانی*
    در این مقاله، به بررسی ارتعاشات آزاد یک تیر کامپوزیتی پرداخته شده که دارای پیچش اولیه است به نحوی که یک انتهای تیر بدون پیچش و انتهای دیگر تیر دارای حداکثر زاویه پیچش می باشد. تیر در این تحقیق لایه ای بوده به نحوی که هر لایه با مقداری از صفحات گرافن تقویت شده است. لایه های مختلف مقادیر مختلفی تقویت کننده دارند که موجب ایجاد یک توزیع هدفمند خواهد شد. مدول الاستیسیته کامپوزیت با قانون هالپین-سای و دو خاصیت چگالی و ضریب پوآسون به کمک قانون ساده مخلوط ها محاسبه شده اند. برای مدلسازی تیر از تیوری تیر تیموشنکو استفاده شده است. توابع شکل به کار رفته در روش ریتز از نوع توابع چبیشف انتخاب شده است. با استفاده از روش ریتز و توابع چبیشف فرم ماترسی معادلات حاکم بر ارتعاشات آزاد حاصل شده و از حل این معادلات به شکل یک مساله مقدار ویژه، فرکانس های طبیعی تیر پیچیده شده به عنوان نتایج حاصل از این تحقیق به دست آمده اند. این نتایج در ابتدا با مراجع دیگر به شکل های مختلف صحت سنجی شده است. سپس تاثیر پارامترهای مختلف همچون تعداد لایه های کامپوزیت، شرایط مرزی، زاویه پیچش، نرخ زاویه پیچش، کسر حجمی گرافن و نحوه چیدمان آنها بر روی ارتعاشات آزاد تیر مورد نظر بررسی شده است. نتایج این تحقیق به خوبی نشان می دهد که بالا رفتن کسر حجمی گرافن باعث بالاتر رفتن فرکانس های طبیعی تیر می شود به طوری که بالاترین فرکانس ها مربوط به الگوی توزیع FG-X بوده و کمترین فرکانس های طبیعی در حالت FG-O مشاهده می شود. اثر زاویه پیچش نیز بر روی فرکانس طبیعی تیر به شماره فرکانس بستگی دارد به طوری که با بالا رفتن نرخ زاویه پیچش، فرکانس های تیر ممکن است کاهش یا افزایش پیدا کنند.
    کلید واژگان: تیر کامپوزیتی, تیر پیچیده شده, صفحات گرافن, رابطه هالپین-سای, روش ریتز, زاویه پیچش, توابع چبیشف}
    Sahar Goudarzi Hafshejani, Yaser Kiani *
    In this work, free vibrations of a composite beam is investigated. Considered composite beam is assumed with the presence of pre-twist. One of the beam is without twist while the other end of the beam has the maximum twist angle. Twist rate in the beam is assumed to be non-constant where a higher order polynomial variation of twist angle is assumed. Composite beam of this study is composed of a number of layers where each layer of the beam is reinforced with graphene platelets. Layers may have different amount of graphene which leads to the functionally graded composite laminated beam with pre-twist. Elasticity modulus of the beam is estimated by means of the Halpin-tsai rule while the mass density and Poisson's ratio are assumed using the simple rule of mixtures approach. Timoshenko beam theory is adopted to estimate the displacement field in the beam. Due to the present of twist, five degrees of freedom containing three displacements and two cross-section rotations are considered. Using the Hamilton principle and with the aid of the Ritz method, the equations of motion are discretized. Shape functions of the Ritz method are constructed by means of the Chebyshev polynomials. This set of functions are orthogonal and has high rate of convergency. Matrix representation of the governing equations is obtained using the Chebyshev-Ritz method. The governing equations of the free vibration motion are established and solved as an eigenvalue problem. Results of this study cover the case of free vibration of a graphene platelet reinforced composite laminated pre-twisted beam. At first results of this study are validated with the available data in the open literature and also the required number of shape functions in the Ritz method are estimated through the convergence studies. After that using parametric studies, the influences of different parameters such as number of layers of composite, boundary conditions, twist angle, twist rate, graphene weight fraction and their pattern are explored. Numerical results of this study show that by increasing the weight fraction of graphene platelets, natural frequencies of the beam are enhanced. Also through adoption of a proper pattern, the natural frequencies in the beam may be controlled. The effect of twist angle on the frequencies of the beam is shown. It is depicted that increasing the twist angle may increase/decrease the frequencies depending on the mode number.
    Keywords: Composite beam, Twisted Beam, Graphene Platelets, Halpin-Tsai Rule, Ritz method}
  • مصطفی میرزائی*، راضیه هاشمی
    در این پژوهش، رفتار ارتعاش آزاد پنل های مخروطی ناقص زمینه پلیمری تقویت شده با نانو صفحات گرافنی بررسی شده است. توزیع نانو صفحات گرافن در راستای ضخامت سازه به دو صورت یکنواخت و مدرج تابعی می باشد. همچنین خواص مکانیکی کامپوزیت با استفاده از مدل اصلاح شده هالپین-تسای و قانون مخلوط ها تخمین زده شده است. معادلات حاکم بر مبنای روابط کرنش-تغییرمکان خطی و تیوری تغییر شکل برشی مرتبه اول پوسته ها و با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده است. در مرحله بعد، برای تعیین فرکانس های طبیعی سازه، معادلات حاکم به کمک روش ریتز و چندجمله ای های چبیشف نوع اول گسسته سازی و حل شده است که برای سازه با شرایط مرزی مختلف مناسب است. مقایسه نتایج این پژوهش با سایر مقالات معتبر نشان می دهد که نتایج عددی از دقت بالایی برخوردار می باشد. همچنین مطالعات پارامتری با هدف بررسی تاثیر پارامترهای مختلف نظیر مقادیر کسر جرمی و الگوهای مختلف توزیع نانو صفحات گرافنی، شرایط مرزی مختلف، ابعاد و نسبت های هندسی پنل مخروطی کامپوزیتی بر پاسخ فرکانسی ارتعاش آزاد ارایه گردیده است. نتایج نشان می دهد که استفاده از نانو صفحات گرافنی به عنوان تقویت کننده سبب بهبود پاسخ ارتعاش آزاد پنل مخروطی می گردد.
    کلید واژگان: ارتعاش آزاد, پنل مخروطی ناقص, نانوصفحات گرافنی, مدل اصلاح شده هالپین- تسای, چند جمله ای های چبیشف}
    M. Mirzaei *, R. Hashemi
    This paper analyses the free vibration behavior of truncated conical panels made of a polymeric matrix reinforced with graphene platelets (GPLs). Distribution of GPLs across the thickness of the panel is considered uniform or functionally graded. The mechanical properties of the composite have been calculated using the modified Halpin-Tsai model and the rule of mixtures. Considering strain- displacement relationships as well as first order shear deformation theory (FSDT) of shells, the governing equations have been derived using Hamilton principle. In the next step, to obtain the natural frequencies of the structure, the governing equations have been discretized and solved using Chebyshev polynomial of the first kind and Ritz method which is suitable for structures with different boundary conditions. Comparison of the numerical results of this study with other articles show that the numerical results are highly accurate. Also, parametric studies have been performed to investigate the effect of GPLs distribution patterns, GPLs weight fraction, different boundary conditions, different geometric parameters on the vibrational behavior of the conical panel. The results show that the use of GPLs as a reinforcement for the nanocomposite panel is effective to improve the vibrational behavior and greatly increases the stiffness and resistance of the panel.
    Keywords: Vibrational behavior, Truncated conical panel, Graphene platelets, Modified Halpin-Tsai model, Chebyshev polynomials}
  • حسن شکراللهی*، رضا بیگ پور
    در این پژوهش تجزیه و تحلیل خمش غیرخطی یک تیر کامپوزیتی تقویت شده توسط پلاکت های گرافن با توزیع غیر یکنواخت در راستای ضخامت، بررسی و ارایه شده است. معادلات دیفرانسیل غیرخطی حاکم در این پژوهش بر اساس نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول و اصل حداقل انرژی پتانسیل، استخراج شده و با استفاده از روش مربعات دیفرانسیلی هارمونیک حل شده است. خواص مکانیکی و مدول الاستیک موثر کامپوزیت تقویت شده با پلاکت گرافن با استفاده از مدل میکرومکانیکی هالپین- تسای اصلاح شده محاسبه شده است. همچنین، از قاعده اختلاط برای تعیین نسبت پواسون موثر استفاده شده است. ابتدا، مطالعات مقایسه ای بین تیرهای استاندارد کامپوزیتی مدرج تابعی و تیرهای تقویت شده با پلاکت های گرافن، ارایه شده است و سپس اثرات شرایط مرزی، کسر وزنی و الگوی توزیع پلاکت های گرافن و تعداد کل لایه ها بر ویژگی های خمش غیرخطی تیرهای کامپوزیتی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج این پژوهش نشان دهنده قابلیت بالای روش پیشنهادی برای حل مسایل غیرخطی و بدست آوردن رفتار خمشی تیرهای کامپوزیتی تقویت شده، می باشد. همچنین مطالعات پارامتری نشان می دهد با افزایش کسر وزنی پلاکت های گرافن، استحکام خمشی تیر بهبود یافته و خیز تیر کاهش می یابد. علاوه بر این، افزایش تعداد کل لایه های کامپوزیت تقویت شده با پلاکت گرافن، سبب می شود که توزیع تنش در راستای ضخامت تیر هموارتر شود.
    کلید واژگان: تحلیل غیرخطی تیر, خمش, کامپوزیت, پلاکت های گرافن, مربعات دیفرانسیلی هارمونیک}
    Hassan Shokrollahi *, Reza Beigpour
    The nonlinear bending analysis of a composite beam reinforced by graphene platelets (GPL) nanofillers having nonuniform distribution through the thickness, is presented. Governing nonlinear differential equations are derived based on the first order shear deformation theory with the aid of minimum potential energy principle. The nonlinear differential equations are solved using harmonic differential quadrature method (HDQM). The modified Halpin-Tsai model is implemented to determine the effective Young’s modulus of graphene platelet reinforced composite (GPLRC) beams. Moreover, the rule of mixture is used for definition of the effective Poisson’s ratio. At first, conventional nanocomposite beams are studied for evaluation of the applicability of the proposed method for nonlinear bending analyses. Then for the beams reinforced by graphene platelets, the effects of some parameters including boundary conditions, number of layers, weight fraction and distribution pattern of graphene platelet on the nonlinear bending characteristics of the GPLRC beams, are investigated. This study shows the capability of the proposed method to solve the nonlinear problems and to get the beams behavior under bending loading. In addition, by increasing the weight fraction of graphene platelets in the beam, the bending strength of the beam improves and the beam deflection decreases. Moreover, increasing the number of layers for GPLRC tends to smoother variation of stress through the beam thickness.
    Keywords: Beam nonlinear analysis, bending analysis, nanocomposite beams, graphene platelets, harmonic differential quadrature method}
  • Faraz Kiarasi, Masoud Babaei, Pouya Sarvi, Kamran Asemi *, Mohammad Hosseini, Mostafa Omidi Bidgoli

    Nowadays, there is a high demand for great structural implementation and multifunctionality with excellent mechanical properties. The porous structures reinforced by graphene platelet (GPLs) having valuable properties, such as heat resistance, lightweight, and excellent energy absorption, have been considerably used in different engineering implementations. However, stiffness of porous structures reduces significantly, due to the internal cavities, by adding GPLs into porous medium, effective mechanical properties of porous structure considerably enhances. To boost the efficiency and capability of structures, functionally graded (FG) porous structures reinforced by GPLs have been suggested in the literature. Therefore, some researchers tried to figure out the fantastic characteristics of these structures and research activities in this emerging area have been rapidly increasing. The present paper (a) briefly reviews the mechanical properties of functionally graded porous composites reinforced by GPLs and discusses the existing micromechanics model for the prediction of effective mechanical properties; (b) presents a comprehensive review on the mechanical analyses of these structures; (c) discuses the challenges and possible future works.

    Keywords: Functionally Graded Materials, Graphene platelets, Composite structures, Mechanical analyses, Porous}
  • رسول خدابخش*، علیرضا سعیدی، رضا بهاءالدینی

    در این مطالعه ارتعاشات غیرخطی لوله های حامل سیال از جنس مواد مرکب چند لایه تقویت شده با صفحات گرافن با تکیه گاه ساده در دو انتها و بر اساس مدل تیر اویلر-برنولی به صورت تحلیلی مورد تحقیق قرار گرفته است. لایه های تشکیل دهنده دیواره لوله به صورت ترکیبی از مواد پلیمری و صفحات گرافن در نظر گرفته شده و میزان تقویت کنندگی صفحات گرافن به صورت لایه ای در جهت ضخامت دیواره لوله تغییر می کند. چهار الگوی مختلف توزیع صفحات تقویت کننده گرافن در راستای ضخامت لوله، تغییر شکل های بزرگ و میدان کرنش غیرخطی ون-کارمن در نظر گرفته شده است. معادلات غیرخطی حاکم به کمک اصل هامیلتون استخراج، با روش گالرکین به معادله دیفرانسیل معمولی تبدیل شده و با روش تحلیلی آنالیز هوموتوپی حل می گردد. تغییرات اولین فرکانس طبیعی غیرخطی سیستم بر حسب تغییرات دامنه اولیه، سرعت سیال عبوری، چگالی سیال عبوری و طول لوله و همچنین پاسخ زمانی ارتعاشات غیرخطی سیستم برای الگوهای مختلف توزیع صفحات گرافن شامل V، X، O و U ارایه و مورد تحلیل قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد اولین فرکانس طبیعی غیرخطی سیستم برای تمامی الگوهای توزیع صفحات گرافن با افزایش سرعت سیال، چگالی سیال و همچنین طول لوله، کاهش یافته اما با افزایش دامنه اولیه سیستم افزایش می یابد و همچنین الگوی توزیع V طی تغییر پارامترهای مورد بررسی بیشترین فرکانس غیرخطی را نسبت به سه الگوی توزیع دیگر دارا می باشد.

    کلید واژگان: لوله های حامل سیال, ارتعاشات غیرخطی, روش آنالیز هوموتوپی, مواد مدرج تابعی, صفحات گرافن}
    Rasoul Khodabakhsh *, AliReza Saidi, Reza Bahaadini

    In this study, nonlinear vibrations of simply-supported pipes conveying fluid made of multilayer graphene reinforced composite materials have been investigated analytically and based on the Euler-Bernoulli beam theory. The constituent layers of the pipe wall thickness are considered to be made of polymer and graphene platelets and the reinforcing graphene platelets are varied by layers in the pipe wall thickness direction. Four different patterns for distribution of reinforcing graphene platelets, large deformations, and Von-Karman nonlinear strain field are considered. The nonlinear governing equations are derived by the Hamilton principle, they are converted to the ordinary differential equations by the Galerkin method and then are solved analytically using the homotopy analysis method. The variations of the first nonlinear natural frequency of the system with respect to the variation of initial amplitude, fluid velocity, fluid density, pipe length, and also time response of the nonlinear vibrations of the system are presented for different distribution patterns V, X, O and U of the graphene platelets. The results show that the first nonlinear natural frequency of the system for all distribution patterns of graphene platelets is decreased by an increase of pipe length, fluid velocity, and density but increasing the initial amplitude increases the first nonlinear natural frequency and also the distribution pattern V has the highest nonlinear frequency comparing with the other distribution patterns.

    Keywords: Pipes conveying fluid, Nonlinear vibrations, Homotopy analysis method, Functionally graded materials, Graphene platelets}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال