پایداری تیر دوار ساخته شده از فرامواد فوق سبک تحت نیروی پیرو گسترده
نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
3 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
doi
10.48311/mme.2025.96869.0چکیده
امروزه بهکارگیری مواد نوین در سازههای هوایی مانند ملخها، امری حیاتی در صنعت هوافضا بهشمار میرود. از سوی دیگر، فرامواد فوقسبک با قابلیت کاهش وزن سازه، توجه زیادی را به خود جلب کردهاند. بنابراین، بررسی پایداری سازههای هوایی تحت نیروهای ناپایستار مانند نیروی پیرو که معمولاً بهعنوان مدل سادهسازی شده اثر اندرکنش سیال و سازه شناخته میشود ضروری است. در این مقاله، پایداری تیر دوار تیموشنکو تحت نیروی پیرو گسترده یکنواخت و شرط مرزی یکسرگیردار مورد بررسی قرار گرفته است. تیر دارای ساختار ساندویچی با هستهای از فرامواد فوقسبک است و معادلات حاکم بر تیر با استفاده از اصل همیلتون استخراج شدهاند. برای تحلیل عددی از روش تربیع دیفرانسیل (DQM) استفاده شده و نتایج با مطالعات پیشین مقایسه شدهاند. چهار نوع ساختار هسته شامل مربعی، ششضلعی، مثلثی و ترکیبی مورد بررسی قرار گرفته و تأثیر آنها بر نیروی بحرانی تیر تحلیل شده است. نتایج نشان داد که در میان ساختارهای فرامواد بررسیشده، ساختار ششضلعی عملکرد بهتری نسبت به سایر ساختارها دارد. همچنین، بر اساس نتایج بدست آمده، کاربرد فرامواد در هسته تیر ساندویچی باعث افزایش نیروی بحرانی به ازای وزن واحد میشود. علاوه بر آن، افزایش اثرات برشی در تیرهای کوتاه و نیز اثر دوران تیر، تأثیر ساختار هسته را در افزایش نیروی بحرانی نسبت به تیر غیر دوار کاهش میدهد؛ در نتیجه، در هر دو حالت سرعتهای دورانی بالا و طول تیر زیاد، نیروی بحرانی تیر ساندویچی و تیر یکنواخت تقریباً یکسان میشود.
