تحلیل ارتعاشات ازاد ورق کامپوزیتی حلقوی تقویت شده با گرافن با استفاده از نظریه سه بعدی الاستیسیته

در این مقاله،رفتار ارتعاشی ورق های کامپوزیتی دایروی/حلقوی تقویت شده با گرافن در شرایط مرزی مختلف با استفاده از نظریه سه بعدی الاستیسیته مورد بررسی قرار گرفته است. گرافن به دلیل خواص مکانیکی فوق العاده، گزینه بسیار مناسبی برای تقویت ورق های کامپوزیتی می باشد. کسر وزنی گرافن در راستای ضخامت با استفاده از الگوهای توزیع مختلف گرافن به صورت پیوسته در حال تغییر است. با استفاده از مدل هالپین تسای، مدول الاستیسیته موثر نانوکامپوزیت برای ورق دایروی/حلقوی محاسبه شده است. پنج توزیع مختلف برای توزیع صفحات گرافن در راستای ضخامت ورق در نظر گرفته شده است. حل تحلیلی معادلات دیفرانسیل فضای حالت با به کارگیری معادلات حرکت و با استفاده از نظریه سه بعدی الاستیسیته صورت گرفته است. در این مطالعه، تاثیر الگوهای مختلف توزیع گرافن، نسبت شعاع خارجی به ضخامت، کسروزنی گرافن و شرایط مرزی مختلف در رفتار ارتعاشی ورق های کامپوزیتی دایروی و حلقوی تقویت شده با گرافن مطالعه شده است.  نتایج این پژوهش نشان می دهد که استفاده از صفحات گرافنی به عنوان تقویت کننده، سختی و مقاومت کامپوزیت را در برابر رفتار ارتعاشی به شدت افزایش می دهد.

Free vibrational analysis of graphene reinforced annular composite plate using three-dimensional elasticity theory

This paper is carried out the free vibrational behavior of functionally graded polymer composite annular and circular plates reinforced with graphene nanoplatelets (GPLs) using threedimensional elasticity theory. The weight fraction differs gradually across the thickness direction. Effective elasticity modulus of the nanocomposite has been estimated by the modified HalpinTsai model. Five different GPLs distribution patterns within the polymer matrix are considered.  State space first order differential equation by employing the equation of motion and constitutive relation within the framework of threedimensional elasticity theory across the thickness direction is derived. Present approach is validated by comparing the numerical results with those reported in the literature. Influence of outer radius to thickness ratio, different GPL distribution patterns, GPLs loading and edge boundary conditions on the vibrational behavior of GPLs reinforced composite (GPLRC) circular/annular plates are studied. The results implied that GPLs with a low content can have an excellent influence on the natural frequencies of the circular and annular plate.