• شماره ركورد
    24461
  • شماره راهنما
    MEC2 274
  • عنوان

    ارتعاشات غيرخطي ميكروتيرهاي مدرج تابعي بر اساس گراديان الاستيسيتهي اصلاحي و تئوري تير تيموشنكو غيركلاسيك

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكانيك - طراحي كاربردي
  • دانشكده
    فني و مهندسي
  • تاريخ دفاع
    1403/11/06
  • صفحه شمار
    67 ص.
  • استاد راهنما
    كيوان ترابي
  • كليدواژه فارسي
    ميكروتير تيموشنكو , نظريه‌ي گراديان الاستيسيتهي اصلاحي , مواد مدرج تابعي , ارتعاشات غيرخطي , روش ريتز-گلركين , روش تفاضلات مربعي
  • چكيده فارسي
    در سال‌هاي اخير، ميكروسازه‌ها در حوزه‌هاي مختلف مهندسي كاربرد گسترده‌اي يافته‌اند كه از مهترين آن‌ها مي‌توان به استفاده از ميكروتيرها در ساخت و طراحي سيستم‌هاي ميكروالكترومكانيكي اشاره نمود. با پيشرفت تكنولوژي‌هاي ساخت در مقياس ميكرو، امروزه از مواد مدرج تابعي نيز به‌علت خواص منحصربه‌فرد آن‌ها در ساخت سيستم‌هاي ميكروالكترومكانيكي استفاده مي‌شود. با توجه به موارد اشاره‌شده، تحليل مناسب رفتار ديناميكي ميكروتيرهاي مدرج تابعي از اهميت به‌سزايي برخوردار است. در اين پژوهش، مدل غيركلاسيكي از تئوري تير تيموشنكو به‌منظور تحليل ارتعاشات آزاد غيرخطي ميكروتيرهاي مدرج تابعي، ارائه‌شده‌است. با تكيه بر نظريه‌ي گراديان الاستيسيتهي اصلاحي و رابطه‌ي كرنش هندسي غيرخطي وون كارمن، مدل مذكور توسعه مي‌يابد. توزيع خواص ماده مدرج تابعي در نظر گرفته‌شده، در راستاي ضخامت تير بوده و خواص مكانيكي آن در هر نقطه از طريق روش همگن‌سازي موري‌ تاناكا محاسبه مي‌شود. در اين مدل، از دو پارامتر طولي براي محاسبه‌ي اثر اندازه استفاده‌شده‌است. معادلات حاكم و شرايط مرزي متناظر به كمك اصل هميلتون استخراج مي‌شوند. سپس معادلات به‌دست‌آمده، از طريق تركيب روش ريتز-گلركين و روش تفاضلات مربعي حل مي‌گردند. تأثير پارامترهاي طولي، شاخص گراديان ماده، نسبت طول به ضخامت ميكروتير، دامنه‌ي ارتعاشات، ضريب پواسون و شرايط مرزي مختلف بر فركانس‌هاي غيرخطي و خطي مورد بررسي قرارگرفته‌است. نتايج به‌دست‌آمده نشان مي‌دهد كه تفاوت ميان يافته‌هاي مدل غيركلاسيك پيش رو و مدل كلاسيك تيموشنكو براي تيرهايي با ضخامت كم، بسيار چشمگير است. مدل توسعه‌يافته بر مبناي نظريه‌ي گراديان الاستيسيته‌ي اصلاحي مي‌تواند همچون مدل‌هاي ارائه‌شده بر اساس تئوري‌هاي ديگر گراديان كرنش، با دقت مناسبي رفتار غيرخطي ميكروتير را پيش‌بيني كند.
  • كليدواژه لاتين
    Timoshenko microbeam , modified gradient elasticity , Functionally graded materials , Nonlinear vibration , Ritz-Galerkin technique , Differential quadrature method
  • عنوان لاتين
    Nonlinear vibration of functionally graded microbeams based on modified gradient elasticity an‎d non-classical Timoshenko beam theory
  • گروه آموزشي
    مهندسي مكانيك
  • چكيده لاتين
    In recent years, microstructures have been widely utilized across many engineering domains, with microbeams playing a pivotal role in the fabrication an‎d design of microelectromechanical systems (MEMS). With the advent of micro-scale fabrication technology, functionally graded materials are now utilized in the production of MEMS due to their unique properties. Given the aforementioned factors, an accurate eva‎luation of the dynamic behavior of functionally graded microbeams is essential. This paper presents a non-classical Timoshenko beam model to investigate free nonlinear vibration in functionally graded microbeams. The new model is developed based on the modified gradient elasticity (MGE) an‎d von Kármán geometric nonlinearity. The material properties of the functionally graded (FG) beam are assumed to be graded in the thickness direction, an‎d they are determined by using the Mori-Tanaka homogenization technique. In this model, two length scale parameters are employed to capture the size effect. Governing equations an‎d corresponding boundary conditions are derived using the Hamilton principle. Then, a numerical method that makes use of the Ritz-Galerkin technique an‎d the differential quadrature method is employed to solve the equations. The effect of the length scale parameters, material property gradient index, length-to-thickness ratio, amplitude of the vibration, Poisson’s ratio, an‎d different end supports on the nonlinear an‎d linear frequencies of the microbeam are discussed later. The findings indicate that the difference between the predictions of this non-classical model an‎d those of the classical one becomes more significant for very thin microbeams. Moreover, it is found that the MGE model can properly predict the nonlinear behavior of the FG microbeam as well as previous theories.
  • تعداد فصل ها
    5
  • فهرست مطالب pdf
    122021
  • نويسنده

    هاشمي، ارمان