17109

32 گلپايگان

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1395

م، 94ص: مصور، جدول، نمودار

حامد رضوي

يعقوب طادي بني

1400/11/09

كتابنامه

مهندسي مكانيك

فني مهندسي گلپايگان

1400/11/09

32

چكيده نانوساختارهاي پيزوالكتريك به دليل خواص الكتريكي، مكانيكي، فيزيكي و شيميايي جديد و خاص در انواع گسترده‌اي از قطعات صنعتي حوزه‌هاي مكانيك، تجهيزات پزشكي، حمل و نقل، ارتباط و بسياري از وسايل ديگر كاربرد دارد. در اين تحقيق، هدف آن است كه با ارائه يك مدل جديد، روابط حاكم بر ارتعاشات الكترومكانيكي يك نانولوله استوانه‌اي از جنس ماده پيزوالكتريك تابعي مدرج به كمك تئوري تنش كوپل و مدل پوسته استوانه بدست آيد. اين مدل جديد داراي تنها يك پارامتر مقياس طول ماده بوده و قادر است اثرات اندازه مربوط به ساختار نانولوله‌ها را در مقياس نانو لحاظ كند. جنس نانولوله از پيزوسراميك ساخته شده از تركيب تيتانات باريم و ليتيم نيوبات مي‌باشد، اين دو ماده جزء مواد پيزوالكتريك و هوشمند مي‌باشند و نانولوله موردنظر تحت ارتعاشات الكترومكانيكي قرار دارد. روابط مربوط به كرنش‌ها و چرخش‌ها كه شامل ترم‌هاي مكانيكي و الكتريكي مي‌باشد با استفاده از مدل پوسته استوانه و تئوري پيزوالكتريك وابسته به اندازه بدست مي‌آيند. سپس با استفاده از روش انرژي و اعمال اصل هميلتون روابط حاكم و شرايط مرزي بدست مي¬آيد. در آخر با استفاده از روش ناوير و روش حل كانترويچ توسعه يافته به تحليل ارتعاشات آزاد يك مدل خاص از نانولوله پيزوالكتريك تابعي مدرج تحت شرايط تكيه-گاهي ساده و گيردار پرداخته مي‌شود و حل عددي معادله فركانس طبيعي انجام مي¬گردد.تاثير پارامترهاي مختلف از جمله پارمتر مقياس طول بدون بعد، تغييرات انديسN، نسبت طول به شعاع و نسبت شعاع به ضخامت براي تئوري پيزو الكتريك وابسته به اندازه بررسي گرديده است. نتايج به دست آمده نشان داد كه اثر اندازه، نسبت شعاع به ضخامت، پارمتر مقياس طول بدون بعد و همچنين ضريب فلكسوالكتريك، نقش مهمي در رفتار ارتعاشي نانو پوسته استوانه پيزو¬الكتريك تابعي مدرج بر اساس تئوري پيزو الكتريك وابسته اندازه دارند.

ABSTRACT The piezoelectric nanostructures are used in a wide variety of industrial, mechanical, medical, transport, communication and many other fields, This is due to new and special electrical, mechanical and chemical properties of them. In this research, the purpose is to obtain the formulation of vibration a functionally graded piezoelectric nanotube via the couple stress theory and cylindrical shell model. This new model has only one length scale parameter and can consider the size effects of nanostructures in nanoscale. The mentioned nanotube is made from piezo ceramic materials made of a barium titanate and lithium niobate. The piezo ceramic materials are a kind of piezoelectric or smart materials and this research work, the ectromechanically vibrations are applied on that. Strain and rotation relations including mechanical and electrical terms are obtained using cylindrical shell model and Size-dependent piezoelectricity theory. Then general equations of motion and the related boundary conditions are derived based on energy method and Hamilton’s principle. Finally, using the Navier method and the developed Kantorovich method, the free vibrations analysis is done for a special model of functionally graded piezoelectric nanotubes under simply supported and clamped- clamped boundary conditions and so the natural frequency equation is solved numerically. The results are presented abbreviately in several tables and charts.

حامد رضوي

يعقوب طادي بني