ارتعاشات اجباری غیرخطی ورق دایروی توخالی از جنس آلیاژ حافظه‌دار

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

2 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

3 نویسنده مسئول، استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

4 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

چکیده

در این مطالعه به بررسی ارتعاشات اجباری ورق دایروی تو خالی با لبه ­های گیردار تحت نیروی هارمونیک پرداخته شده است. میدان جابجایی بر اساس تئوری مرتبه اول تغییر شکل برشی به دست آمده است. معادلات حرکت با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده و برای مدل­ سازی رفتار ماده سوپر الاستیک از مدل، بوید-لاگوداس استفاده شده است. در ادامه برای تحلیل ورق آلیاژ حافظه ­دار در حالتی که تغییر فاز انجام می­شود،  برای حل معادلات از روش تفاضلات مربعی، نیومارک و الگوریتم نگاشت برگشتی بهره گرفته شده است. همچنین به منظور صحه ­گذاری نتایج از مراجع موجود و نرم افزار آباکوس استفاده شده است. نتایج نشان می­دهد که تغییر فاز آلیاژ موجب کاهش استحکام ماده می­شود و رفتار غیرخطی نرم شوندگی در آلیاژ حاصل می­شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Lagoudas, D.C., Editor, “Shape Memory Alloys Modeling and Engineering Applications", Springer, New York, (2008).
[2] Stoeckel, D.,"Nitinol Medical Devices and Implants", Minimally Invasive Therapy & Allied Technologies, Vol. 9(2), pp. 81-88, (2000).
[3] Seelecke, S., "Modeling the Dynamic Behavior of Shape Memory Alloys", International Journal of Non-linear Mechanics, Vol. 37(8), pp. 1363-1374, (2002).
[4] Raparelli, T., Zobel, P.B., and Durante, F., "Design of a Parallel Robot Actuated by Shape Memory Alloy Wires", Materials Transactions, Vol. 43(5), pp. 1015-1022, (2002).
[5] Du, X.W., Sun, G., and Sun, S.S., "A Study on the Deflection of Shape Memory Alloy (SMA) Reinforced Thermo-viscoelastic Beam", Composites Science and Technology, Vol. 64(9), pp. 1375-1381, (2004).
[6] Roh, J.H., Han, J.H., and Lee, I., "Nonlinear Finite Element Simulation of Shape Adaptive Structures with SMA Strip Actuator", Journal of Intelligent Material Systems and Structures, Vol. 17(11), pp. 1007-1022, (2006).
[7] Zhang, R.X., Ni, Q.Q., Masuda, A., Yamamura, T., and Iwamoto, M., "Vibration Characteristics of Laminated Composite Plates with Embedded Shape Memory Alloys". Composite Structures, Vol. 74(4), pp. 389-398, (2006).
[8] Sadjadpour, A., and Bhattacharya, K., "A Micromechanics-inspired Constitutive Model for Shape-memory Alloys", Smart Materials and Structures, Vol. 16(5), pp.1751, (2007).
[9] Chen, Y., Jiang, H.C., Liu, S.W., Rong, L. J., and Zhao, X.Q., "Damping Capacity of TiNibased Shape Memory Alloys", Journal of Alloys and Compounds, Vol. 482(1-2), pp. 151- 154, (2009).
[10] Hartl, D.J., and Lagoudas, D.C., "Constitutive Modeling and Structural Analysis Considering Simultaneous Phase Transformation and Plastic Yield in Shape Memory Alloys". Smart Materials and Structures, Vol. 18(10), pp. 104017, (2009).
[11] Mirzaeifar, R., Shakeri, M., and Sadighi, M., "Nonlinear Finite Element Formulation for Analyzing Shape Memory Alloy Cylindrical Panels", Smart Materials and Structures, Vol. 18(3), pp. 035002, (2009).
[12] Zbiciak, A., "Dynamic Analysis of Pseudoelastic SMA Beam". International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 52(1), pp. 56-64, (2010).
[13] Shiau, L.C., Kuo, S.Y., and Chang, S.Y., "Free Vibration of Buckled SMA Reinforced Composite Laminates", Composite Structures, Vol. 93(11), pp. 2678-2684, (2011).
[14] Tobushi, H., Pieczyska, E., Miyamoto, K., and Mitsui, K., "Torsional Deformation Characteristics of TiNi SMA Tape and Application to Rotary Actuator", Journal of Alloys and Compounds, Vol. 577, pp. 745-748, (2013).
[15] Forouzesh, F., and Jafari, A.A., "Radial Vibration Analysis of Pseudoelastic Shape Memory Alloy Thin Cylindrical Shells by the Differential Quadrature Method", Thin- Walled Structures, Vol. 93, pp.158-168, (2015).
[16] Shakki, S., and Zakerzadeh, M.R., "Modeling and Control of a Shape Memory Alloy Actuator Using Fuzzy Sliding Mode Controller", Modares Mechanical Engineering, Vol. 16(7), pp. 353-360, (2016).
[17] Gandhi, Y., Pirondi, A., and Collini, L., "Optimal Design of Shape Memory Alloy Composite under Deflection Constraint", Materials, Vol. 12(11), pp. 1733, (2019).
[18] Jomehzadeh, E., Saidi, A.R., and Atashipour, S.R., "An Analytical Approach for Stress Analysis of Functionally Graded Annular Sector Plates", Materials & Design, Vol. 30(9), pp. 3679-3685, (2009).
[19] Hejripour, F., and Saidi, A.R., "Nonlinear Free Vibration Analysis of Annular Sector Plates Using Differential Quadrature Method", Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, Vol. 226(2), pp. 485-497, (2012).
[20] Bert, C.W., and Malik, M., "Differential Quadrature Method in Computational Mechanics", A Review, Applied Mechanics Reviews, Vol. 49(1), pp. 1–28, (1996).
[21] Shu, C., "Differential Quadrature and its Application in Engineering", Springer Science and Business Media, Dec 6, London, (2012).
[22] Reddy, JN., "An Introduction to Nonlinear Finite Element Analysis",with Applications to Heat Transfer, Fluid Mechanics, and Solid Mechanics. Oxford University Press, USA, (2015).
[23] Amini, M.H., Soleimani, M., Altafi, A., and Rastgoo, A., "Effects of Geometric Nonlinearity on Free and Forced Vibration Analysis of Moderately Thick Annular Functionally Graded Plate", Mechanics of Advanced Materials and Structures, Vol. 20(9), pp. 709-720, (2013).