تحلیل ارتعاشات نانوکامپوزیت تقویت شده با نیترید بور واقع بر بسترالاستیک با درنظر گرفتن اثرات سطحی و میدان الکتریکی با استفاده از تئوری مرتبه بالای گرادیان کرنش اصلاح شده

Abstract

در این مقاله به بررسی ارتعاشات میکروپنل کامپوزیتی پلیمری هوشمند پلی وینیلیدن فلوراید تقویت شده با نانولوله نیترید بور تحت تاثیر میدان الکتریکی واقع بر بستر الاستیک با استفاده از تئوری برشی مرتبه اول پرداخته شده است. نحوه توزیع نانولوله‌ها در بستر پلیمری به صورت یکنواخت فرض می‌شود. برای مدل‌سازی بستر الاستیک از فنرهای وینکلر و لایه‌ی برشی پاسترناک و برای بررسی اثرات اندازه از تئوری مرتبه بالای گرادیان کرنش اصلاح شده استفاده شده است. در ابتدا با استفاده از روش مدل-سازی میکرومکانیک، معادلات ساختاری نانوکامپوزیت برای یک المان حجمی نمونه استخراج شده و سپس روابط تنش- کرنش بر حسب ترم‌های مکانیکی و الکتریکی به دست آمده است. همچنین معادلات حرکت به کمک اصل همیلتون به دست آمده و در نهایت با استفاده از روش حساب تغییرات و با استخراج ماتریس‌های جرم و سختی، فرکانس طبیعی میکروپنل به دست می‌آید. نتایج به دست آمده در این مقاله نشان می‌دهد که با افزایش نسبت ابعادی و کاهش درصد حجمی نانولوله‌ها، سختی پنل کاهش یافته و فرکانس طبیعی نیز کاهش می‌یابد. در ادامه پارامترهای مختلفی از قبیل سفتی بستر الاستیک، میزان تاثیر میدان الکتریکی، مودهای مختلف ارتعاشی، نسبت ابعادی و سایر عوامل بررسی شده است. همچنین مقایسه ای بین تئوری های کلاسیک، تنش کوپل اصلاح شده و گرادیان کرنش اصلاح شده انجام شده است.