ارتعاشات وابسته به اندازه میکروتیرهای رایلی چرخان با سطح مقطع متغیر در محیط‌های پیچیده

نویسندگان

1 استادیار مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه امام علی (ع)

2 استادیار مهندسی هوافضا، دانشکده مهندسی، دانشگاه امام علی (ع)

3 استادیار مهندسی هوافضا، دانشکده مهندسی، دانشگاه امام علی (ع)

4 دکتری مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

doi
10.22044/jsfm.2022.11200.3468
چکیده

برای اولین بار در پژوهش حاضر، ارتعاشات ماکرو/میکروتیرهای چرخان محاط شده در بستر وینکلر-پاسترناک با سطح مقطع متغیر و شرایط مرزی مختلف در محیط‌های رطوبتی-حرارتی-مغناطیسی تحت نیروهای محوری و پیرو براساس مدل تیر رایلی مطالعه شده است. در این پژوهش، یک مطالعه پارامتریک برای شفاف‌سازی اثرات پارامترهای مختلف مانند شرایط مرزی، پروفیل سطح مقطع، ضرایب بستر، فاکتور اینرسی دورانی، شرایط محیطی و اثرات وابسته به اندازه بر فرکانس‌های طبیعی ارتعاشاتی سیستم انجام شده است. برای مدل‌سازی سیستم از تئوری تنش کوپل استفاده شده است. ابتدا معادله دینامیکی سیستم با کمک اصل همیلتون استخراج شده است. برای گسسته سازی معادله دینامیکی، از روش گالرکین استفاده شده است و با حل مسئله مقدار ویژه، فرکانس‌های طبیعی سیستم به دست آمده‌اند. نتایج پژوهش حاضر با نتایج ارائه‌شده در ادبیات فنی مقایسه و اعتبارسنجی شده‌اند. نتایج نشان داده‌اند که در محیط‌های دما-بالا و دما-پایین، سیستم رفتار دینامیکی متفاوتی دارد. مشاهده شده است که در مقایسه با تئوری اویلر-برنولی، فرکانس‌های تیر رایلی مقادیر کمتری دارند. همچنین مشاهده شده است که برعکس اثرات نیروهای محوری و پیرو، افزایش ضرایب الاستیک و برشی بستر باعث بهبود رفتار دینامیکی سیستم می‌شود. ضمناً، با افزایش پارامتر نسبت عرضی، فرکانس‌های ارتعاشاتی سازه افزایش می‌یابند. نتایج پژوهش حاضر می‌تواند در طراحی سازه‌های پیشرفته مانند میکروتوربین‌ها و میکروموتورها مفید باشند.