مکانیک هوافضا (Jul 2022)
تحلیل فرکانس‌های طبیعی تیر تیموشنکو مخروطی چرخان از جنس مواد تابعی با لایه محرک پیزوالکتریک
Abstract
در این پژوهش، ارتعاشات آزاد تیر تیموشنکو مخروطی چرخان با لایه محرک پیزوالکتریک موردمطالعه قرار گرفته است. جنس تیر از مواد تابعیFGM (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.
