مکانیک هوافضا (Sep 2022)
تأثیر جریان سیال بر پاسخ دینامیکی وابسته به اندازه میکروتیرهای یکسر گیردار با استفاده از تئوری گرادیان کرنشی اصلاح شده و تئوری تیر تغییر شکل‌پذیر برشی هایپربولیک
Abstract
در این تحقیق، به مطالعه تحلیلی ارتعاشات القایی ناشی از جریان سیال در میکروتیرهای یکسرگیردار پرداخته شده است. معادلات حاکم بر حرکت بر اساس تئوری تیر هایپربولیک و در نظر گرفتن اندرکنش بین سازه و سیال استخراج شده است. به منظور در نظر گرفتن اثر اندازه‌های کوچک از تئوری گرادیان کرنش بهبود یافته استفاده شده است. هدف اصلی این مطالعه نشان دادن میزان تأثیر جریان سیال بر رفتار دینامیکی میکروتیرها می‌باشد. معادلات حرکت با استفاده از روش گالرکین گسسته‌سازی شده و سپس با روش حل عددی جواب معادلات به دست آمده است. با بی‌بعدسازی معادلات، پاسخ دینامیکی سیستم و منحنی‌های دامنه-سرعت جریان سیال به ازای مقادیر مختلف پارامتر اندازه‌های کوچک و سرعت جریان سیال استخراج و تأثیر این پارامترها بر رفتار دینامیکی سیستم مطالعه شده است. نتایج نشان می‌دهد که استفاده از تئوری تیر هایپربولیک نتایج دقیق‌تری نسبت به تئوری تیر‌های کلاسیک تیر اویلر-برنولی و تیموشنکو در اختیار می‌گذارد. مشاهده می‌شود که ناحیه قفل‌شدگی و حداکثر دامنه به وجود آمده در میکروتیر برای سه تئوری تحت بررسی متفاوت می‌باشد. همچنین، تئوری اویلر-برنولی فرکانس‌های طبیعی را بیشتر از دو تئوری دیگر پیش‌بینی می‌کند که علت آن صرف‌نظر کردن از اینرسی دورانی سطح مقطع تیر می‌باشد. تئوری تیر تیموشنکو فرکانس‌های نوسانات را بیشتر از تئوری تیر هایپربولیک پیش‌بینی می‌کند ولی به ازای مقادیر بزرگتر طول، فرکانس طبیعی دو تئوری تیر تیموشنکو و تیر هایپربولیک تقریباً برهم منطبق می‌شوند.
