آمار
| تعداد نشریات | 36 |
| تعداد شماره‌ها | 1,192 |
| تعداد مقالات | 8,579 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,988,717 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 4,032,573 |
تحلیل فرکانس‌های طبیعی تیر تیموشنکو مخروطی چرخان از جنس مواد تابعی با لایه محرک پیزوالکتریک | ||
| مکانیک هوافضا | ||
| مقاله 10، دوره 18، شماره 2 - شماره پیاپی 68، مرداد 1401، صفحه 143-156 اصل مقاله (1.72 M) | ||
| نوع مقاله: گرایش دینامیک، ارتعاشات و کنترل | ||
| نویسندگان | ||
| شهروز یوسف زاده* 1؛ محمدمهدی دوستدار2 | ||
| 1نویسنده مسئول: استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد الیگودرز، الیگودرز، ایران | ||
| 2استاد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران، ایران | ||
| تاریخ دریافت: 01 بهمن 1400، تاریخ بازنگری: 30 بهمن 1400، تاریخ پذیرش: 07 تیر 1401 | ||
| چکیده | ||
| در این پژوهش، ارتعاشات آزاد تیر تیموشنکو مخروطی چرخان با لایه محرک پیزوالکتریک موردمطالعه قرار گرفته است. جنس تیر از مواد تابعی FGM (Functionally Graded Materials) در راستای ضخامت و شرط مرزی یکسر گیردار متصل به هاب در نظر گرفته شده است. تحلیل بر اساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول انجام شده است. در ابتدا، انرژی کل سیستم شامل انرژی پتانسیل و جنبشی تیر و لایه پیزوالکتریک محاسبه شده و سپس با بهره‌گیری از روش ریلی- ریتز مبتنی بر کمینه‌سازی انرژی کل سیستم، فرکانس‌های طبیعی سیستم استخراج شده است. در ادامه پس از اعتبارسنجی نتایج حاصل از طریق مقایسه با نتایج سایر محققان، تأثیر پارامترهای هندسی مختلف از قبیل ضخامت و پهنای تیر، شیب مخروط تیر، طول تیر، سرعت دورانی و همچنین ولتاژ پیزوالکتریک بر فرکانس طبیعی مطالعه شده است. نتایج نشان دادند که با افزایش سرعت زاویه‌ای تیر، فرکانس طبیعی افزایش می‌یابد به‌طوری‌که با بیشتر شدن سرعت افزایش، فرکانس طبیعی با شیب تندتری افزایش می‌یابد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| تیر مخروطی چرخان؛ مواد تابعی؛ فرکانس طبیعی؛ پیزوالکتریک؛ تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Natural Frequencies Analysis of a Rotating Tapered Timoshenko Beam Made of Functionally Graded Material with Actuated Piezoelectric Layer | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Shahrouz Yousefzadeh1؛ Mohammadmehdi Doostdar2 | ||
| 1Corresponding author: Assistant Professor, Faculty of Mechanical Engineering, Aligudarz Branch, Islamic Azad University, Aligudarz, Iran | ||
| 2Professor, Faculty of Engineering, Imam Hossein University, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| In this research, the free vibration of rotating tapered Timoshenko beam with piezoelectric layer has been studied. It is assumed that the beam is made of Functionally Graded Materials (FGM) through the thickness direction and the boundary condition is a cantilever attached to the hub. The first-order shear deformation theory has been used to drive governing equations. At first, the total energy of the system such as potential and kinetic energies for the beam and piezoelectric layer has been derived, and then the natural frequencies of the beam have been determined by the Ritz approach based on minimizing the total system energy. After verifying the results by comparing them with other research, the effects of some parameters such as hub radius, rotational speed, taper ratios, rotary inertia, material gradient, piezoelectric voltage, and beam thickness on the natural frequencies of the tapered Timoshenko beam have been studied in detail. The results showed that with increasing the angular velocity of the beam, the natural frequency increases so that as the increasing velocity increases, the natural frequency increases with a steeper slope. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Rotating tapered beam, functionally graded material, natural frequency, piezoelectric layer, First order shear deformation theory | ||
| مراجع | ||
|
[1] Southwell R, Gough F. The Free Transverse Vibration of Airscrew Blades", British ARC Reports and Memoranda, No. 766. 1921.## [2] Yokoyama T. Free vibration characteristics of rotating Timoshenko beams. International Journal of Mechanical Sciences. 1988;30(10):743-55.## [3] Lee S-Y, Kuo Y. Bending frequency of a rotating Timoshenko beam with general elastically restrained root. Journal of Sound and Vibration. 1993;162(2):243-50.## [4] Du H, Lim M, Liew K. A power series solution for vibration of a rotating Timoshenko beam. Journal of Sound and Vibration. 1994;175(4):505-23.## [5] Banerjee J. Dynamic stiffness formulation and free vibration analysis of centrifugally stiffened Timoshenko beams. Journal of Sound and Vibration. 2001;247(1):97-115.## [6] Fang J-S, Zhou D. Free vibration analysis of rotating axially functionally graded tapered Timoshenko beams. International Journal of Structural Stability and Dynamics. 2016;16(05):1550007.## [7] Bazoune A, Khulief Y. A finite beam element for vibration analysis of rotating tapered Timoshenko beams. Journal of Sound and Vibration. 1992;156(1):141-64.## [8] Schilhansl M. Bending frequency of a rotating cantilever beam. 1958.## [9] Yoo H, Shin S. Vibration analysis of rotating cantilever beams. Journal of Sound and vibration. 1998;212(5):807-28.## [10] Lin S, Hsiao K. Vibration analysis of a rotating Timoshenko beam. Journal of Sound and Vibration. 2001;240(2):303-22.## [11] Choi S-C, Park J-S, Kim J-H. Vibration control of pre-twisted rotating composite thin-walled beams with piezoelectric fiber composites. Journal of Sound and Vibration. 2007;300(1-2):176-96.## [12] Zarrinzadeh H, Attarnejad R, Shahba A. Free vibration of rotating axially functionally graded tapered beams. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering. 2012;226(4):363-79.## [13] Fathabadi M. Analysis of free and forced vibrations of FGM beam with piezoelectric layers. M.Sc. Thesis, Khajeh Nasir al-Din Tusi University, Faculty of Mechanical Engineering, 2011 (In Persian).## [14] Fang J, Zhou D. Free vibration analysis of rotating axially functionally graded-tapered beams using Chebyshev–Ritz method. Materials Research Innovations. 2015;19(sup5):S5-1255-S5-62.## [15] Aksencer T, Aydogdu M. Flapwise vibration of rotating composite beams. Composite Structures. 2015;134:672-9.## [16] Kaya MO. Free vibration analysis of a rotating Timoshenko beam by differential transform method. Aircraft engineering and aerospace Technology. 2006.## [17] Subrahmanyam K, Kulkarni S, Rao J. Coupled bending-torsion vibrations of rotating blades of asymmetric aerofoil cross section with allowance for shear deflection and rotary inertia by use of the Reissner method. Journal of Sound and Vibration. 1981;75(1):17-36.## [18] Ozgumus OO, Kaya MO. Energy expressions and free vibration analysis of a rotating double tapered Timoshenko beam featuring bending–torsion coupling. International journal of engineering science. 2007;45(2-8):562-86.## [19] Kaya MO, Ozgumus OO. Energy expressions and free vibration analysis of a rotating uniform Timoshenko beam featuring bending—torsion coupling. Journal of Vibration and Control. 2010;16(6):915-34.## [20] Ozdemir Ozgumus O, Kaya MO. Energy expressions and free vibration analysis of a rotating Timoshenko beam featuring bending–bending-torsion coupling. Archive of Applied Mechanics. 2013;83(1):97-108.## [21] Sarparast H, Ebrahimi‐Mamaghani A, Safarpour M, Ouakad HM, Dimitri R, Tornabene F. Nonlocal study of the vibration and stability response of small‐scale axially moving supported beams on viscoelastic‐Pasternak foundation in a hygro‐thermal environment. Mathematical Methods in the Applied Sciences. 2020.## [22] Elaikh TE, Abed NM, Ebrahimi-Mamaghani A, editors. Free vibration and flutter stability of interconnected double graded micro pipes system conveying fluid. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering; 2020: IOP Publishing.## [23] Ebrahimi-Mamaghani A, Sotudeh-Gharebagh R, Zarghami R, Mostoufi N. Dynamics of two-phase flow in vertical pipes. Journal of Fluids and Structures. 2019;87:150-73.## [24] Jafari MS, Jafari AA. Free vibrations of rotating FGM beam with piezoelectric layer. Iranian Acoustic and Vibration Association, Shahid Beheshti University, 2016 (In Persian).##
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 136 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 196 |
||