توصيفگر ها :
نانولوله كربني , مواد مدرج تابعي , مادره پيزوالكتريك , تئوري تغيير شكل برشي مرتبه سوم , ارتعاشات , كنترل فعال
چكيده فارسي :
چكيده
در پژوهش حاضر رفتار ارتعاشي ورق كامپوزيتي مدرج تابعي تقويت شده با الياف نانولوله كربني براي بارگذاري گسترده سينوسي و بار ضربه‌اي درنقاط مختلف ورق مورد مطالعه قرار گرفت. پاسخ ارتعاشي براي سه چينش مختلف الياف، يكنواخت، كاهشي- افزايشي و افزايشي-كاهشي در راستاي ضخامت مورد ارزيابي قرار گرفته است. در مدل تحليلي از تئوري تغيير شكل برشي مرتبه بالاتر ردي براي ارزيابي ميدان‌هاي جابجايي ورق استفاده شده است. همچنين معادلات حاكم بر سيستم با استفاده قانون هميلتون فرمول‌بندي گرديده است. براي به دست آوردن مجموعه‌اي از معادلات گسسته معمولي از روش مود‌هاي فرضي استفاده شده است. كدنويسي معادلات در نرم‌افزار متلب انجام گرفته است و به منظور صحت‌سنجي محاسبات، مقادير به دست آمده با نتايج ارائه شده توسط ساير منابع مقايسه شده است. در ادامه سعي بر كنترل و بهبود رفتار ارتعاشي ورق با استفاده از وصله‌هاي پيزوالكتريك گرديده است كه به صورت سنسور و عملگر در بالا و پايين سطح ورق مورد نظر وصل شدند. همچنين جايابي بهينه اين وصله‌ها به منظور بهبود سيستم كنترلي انجام گرفته است. از روش كنترل بازخورد سرعت براي طراحي كنترلر استفاده شده است. بهبود عملكرد كنترل ارتعاش در 12 چينش مختلف وصله‌هاي پيزوالكتريك بررسي شده است. تأثير محل قرارگيري وصله‌هاي پيزوالكتريك در ميرايي ارتعاشات بررسي و به تبع آن الگوي مناسب‌تر چينش در هر بارگذاري انتخاب گرديد. در چيدمان بهينه از نظر دامنه ارتعاش نهايي و زمان استقرار، براي بارگذاري گسترده به ترتيب 42/18 و 25/94 درصد و براي بارگذاري ضربه‌اي 94/33 و 14/92 درصد بهبود نسبت به بدترين چيدمان حاصل گرديده است. مطابق نتايج در بارگذاري گسترده، وقتي جفت وصله‌هاي سنسور و عملگر بين مقادير اوج دو شكل مود اول قرار گيرند، بيشترين ميرايي حاصل مي‌شود. علاوه بر اين براي بارگذاري ضربه‌اي حضور وصله‌هاي پيزوالكتريك در محل اعمال بار ضربه تأثير قابل توجهي در كاهش دامنه ارتعاشات و سرعت ميراسازي دارد.
چكيده انگليسي :
Abstract
In the present study, the vibrational behavior of carbon nanotube (CNT) reinforced functionally graded plates is studied for sinusoidal distributed loading and impact loading at different points of the plate. Vibrational responses are evaluated for three types of CNT distributions along the thickness: uniform, decreasing-increasing and increasing-decreasing. In the analytical model, Reddyʹs higher-order shear deformation theory (HSDT) is applied to evaluate the displacement fields of the plate. Also, the governing equation of motion of the system is formulated by Hamiltonʹs principle. To derive a set of discrete ordinary differential equation, the assumed mode method is used. The equations are coded in MATLAB software and the results are compared with the one provided by other research in order to validate the calculations. In the following, the effect of piezoelectric actuator and sensor pairs bonded on the top and bottom surfaces of the host plate, in controlling and improving the vibration behavior of the plate is investigated. Also the optimal placement of these patches to improve the control system is
investigated. The velocity feedback control method is used to design the active vibration controller. An investigation of the possible performance improvements of the vibration control through the use of the 12 different arrangements of piezoelectric is presented. The effect of piezoelectric location on vibrational damping is examined and consequently the best arrangement is selected for each loading. According to the results, the vibrational damping is improved with increasing the number of piezoelectric. In the optimal arrangement, the maximum amplitude and settling time is improved, 18.42% and 94.25%, in sinusoidal distributed loading and 33.94% and 92.14%, in impact loading respectively, compared to the worst arrangement. It can be concluded from the results that the maximum damping occurs when the actuator/ sensor pairs are bonded between the peak values of the first two mode shapes in distributed loading. Also, the presence of piezoelectric patches at the place of impact load has a significant effect on reducing the amplitude of vibrations and damping speed in impact loading.
