تحلیل آیزوژئومتریک ارتعاشات آزاد تیرهای کامپوزیتی تقویت شده با صفحات گرافن بر اساس یک تئوری شبه سه بعدی بهبود یافته

در این مقاله، بر مبنای یک تئوری تیر شبه سه بعدی بهبود یافته و استفاده از روش آیزوژئومتریک، ارتعاشات آزاد تیرهای کامپوزیتی تقویت شده با صفحات گرافن مطالعه شده است. تیر مورد بررسی به صورت لایه ‌ای فرض شده که کسر حجمی گرافن در این لایه ‌ها می ‌تواند متفاوت باشد و منجر به یک سازه هدفمند تابعی شود. مدول الاستیسیته معادل این تیرها به کمک مدل هالپین-سای محاسبه شده است. ابتدا در قالب چندین مثال، دقت فرمول‌ بندی پیشنهادی بررسی گردیده است. نتایج نشان می ‌دهد که تئوری اتخاذ شده به خوبی می ‌تواند رفتار ارتعاشات آزاد تیرهای نانوکامپوزیتی با ضخامت دلخواه را پیش ‌بینی کند.

isogeometric analysis of free vibration of composite beams reinforced with graphene platelets based on a refined quasi-3d theory

in this paper, based on a refined quasi-3d beam theory and using the isogeometric method, the free vibration behavior of composite beams reinforced by graphene platelets is studied. the quasi-3d beam theory takes into account both shear deformation and thickness stretching effects. the beam under consideration is assumed to be a laminated beam where the volume fraction of graphene may be different in each layer which leads to a functionally graded structure. the equivalent modulus of the beams is obtained by means of the halpin-tsai model. besides, the equivalent mass density and poisson’s ratio are evaluated using the conventional rule of mixture. the results demonstrate that the isogeometric analysis (iga) based on the refined quasi-3d beam theory can precisely predict the natural frequencies of the composite beams reinforced by graphene platelets with low computational cost. moreover, a set of new results are presented for different parameters related to the beam material and geometrical characteristics of the functionally graded graphene platelet-reinforced composite (fg-gplrc) beams.