تحلیل دینامیکی و پایداری تیرهای رایلی مدرج تابعی متخلخل با حرکت طولی در محیط‌های رطوبتی-حرارتی-مغناطیسی

نویسندگان

1 دکتری تخصصی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم تحقیقات، تهران، ایران

doi
10.22044/jsfm.2023.12876.3714
چکیده

در این پژوهش، اثر میدان‌های رطوبتی-حرارتی-مغناطیسی بر دینامیک تیرهای مدرج تابعی متحرک محوری با درنظرگیری مدل‌های مختلف تخلخل مطالعه شده است. همچنین، مطالعات پارامتریک برای شفاف‌سازی اثرات فاکتور اینرسی دورانی، بستر ویسکوهیتنی، شاخص توانی مواد، نیروی پیرو و شرایط مرزی بر فرکانس‌های ارتعاشاتی و آستانه ناپایداری انجام شده‌اند. خواص مکانیکی به‌صورت عرضی طبق قانون توانی مدرج شده‌اند. مدل‌های مختلف تخلخل یکنواخت و غیریکنواخت درنظرگرفته شده‌اند. تیر در شرایط متغیر دمایی و رطوبتی ارتعاش می‌کند و تحت یک میدان مغناطیسی طولی خارجی قرار دارد. معادله دینامیکی سیستم براساس اصل تعمیم‌یافته همیلتون و فرضیات تئوری تیر رایلی استخراج شده است. با کمک روش گالرکین، مسئله مقدار ویژه حل شده است و مشخصات فرکانسی و مرزهای ناپایداری سیستم به‌صورت عددی مشخص شده‌اند. سرعت محوری مربوط به ناپایداری استاتیکی سیستم به‌صورت تحلیلی تعیین شده است. نتایج نشان داده‌اند که با افزایش تخلخل برای سیستم با توزیع تخلخل غیریکنواخت نوع اول، پایداری بهبود می‌یابد. مشاهده شده است که همانند اثرات محیط‌های رطوبتی-حرارتی، با افزایش شاخص توانی مواد مدرج، سرعت محوری بحرانی کاهش می‌یابد. اثبات شده است که با افزایش پارامتر اینرسی دورانی/اعمال میدان مغناطیسی، پایداری سیستم کاهش/افزایش می‌یابد. نتایج پژوهش حاضر می‌توانند برای طراحی سیستم‌های متحرک محوری غیرهمگن در محیط‌های پیچیده مفید باشند.