بررسی رفتار دینامیکی و پایداری میکروتیرهای متحرک با خواص مدرج تابعی در جهت طولی

باهدف بهبود کارایی سامانه‌های متحرک محوری، ارتعاشات و پایداری میکروتیرهای رایلی مدرج محوری با حرکت طولی در این مقاله مطالعه شده است. همچنین، یک مطالعه پارامتریک مفصل برای توضیح اثر پارامترهای مختلف مانند درجه‌بندی محوری مواد، طول مشخصه ماده و اینرسی دورانی بر مرزهای پایداری تیرهای رایلی و اویلربرنولی انجام شده است. فرض شده است که مشخصات مادی سیستم به‌طور پیوسته در راستای طولی به‌صورت خطی یا نمایی تغییر می‌کنند. با به‌کارگیری تئوری گرادیان کرنش و روش گسسته‌سازی گالرکین، مسئله مقدار ویژه برای سیستم حل شده است تا فرکانس‌های طبیعی، پیکربندی دینامیکی، آستانه‌های ناپایداری فلاتر و دایورژانس سیستم محاسبه شوند. همچنین روابط تحلیلی برای سرعت بحرانی سیستم به‌دست‌آمده‌اند. نقشه‌های پایداری و کانتورهای سرعت بحرانی برحسب توزیع‌های مختلف مورد آزمون قرار گفته‌اند. نتایج نشان می‌دهند در حالت چگالی و مدول الاستیک متغیر، به ترتیب تغییرات نمایی و خطی منجر به سیستم پایدارتر می‌شوند. همچنین کاهش پارامتر گرادیان چگالی و یا افزایش پارامتر گرادیان مدول الاستیک، فرکانس طبیعی سیستم را افزایش می‌دهد و محدوده‌های پایداری را گسترش می‌دهد، بنابراین تغییرات پارامترهای گرادیان چگالی و مدول الاستیک، نقش‌های متضاد در رفتار دینامیکی سیستم دارند.

Investigation of dynamics and stability behavior of axially moving microbeams with functionally graded property in the longitudinal direction

In this paper, in order to improve the efficiency of the moving systems, vibrations and stability of axially functionally graded Rayleigh moving microbeams are studied. Also, to clarify the influences of various parameters such as axially functionally graded, the length of the material characteristics, and the whirling inertia on the stability boundaries of Rayleigh and EulerBernoulli beams, a detailed parametric study is done. It is assumed that the material characteristics of the system change linearly or exponentially in longitudinal direction continuously. To calculate the natural frequencies, dynamics configuration, and divergence and flutter instability thresholds of the system, the strain gradient theory, Galerkin discretization method, and an eigenvalue problem are utilized. In addition, the analytical relations are extracted for the critical velocity of the system. Critical velocity contours and stability maps are examined for different distributions. It is demonstrated that the exponential and linear changes lead to a more stable system in the variable state of density and elastic modulus, respectively. Also, the results indicated that increasing the elastic modulus gradient parameter or decreasing the density gradient parameter results in an increase in the natural frequency of the system and a development in the stability regions. Hence, the alteration in the density and elastic modulus gradient parameters has an opposite role in the dynamic behavior of the system.