ارتعاشات آزاد صفحه گرافنی مدور، با ملاحظه اثر سطح و عیوب هندسی

نویسندگان

1 دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران

2 گروه مهندسی مکانیک دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه صنعتی قم

چکیده

به­دلیل پیچیدگی در پروسه تولید در ابعاد نانو، اغلب لایه ­های گرافن، دارای عیوب هندسی هستند. یکی از این نوع عیوب، ناشی از عدم وجود یک یا چند پیوند کربنی در لایه گرافن در حین پروسه تولید است. اگر این صفحه گرافنی معیوب یا ناقص در دمای کاری اتاق قرار داشته باشد، حفره یا سوراخ در آن گسترش یافته و حفره­ هایی بزرگ با ساختار بی­شکل تشکیل می­گردد که می­توانند قابلیت مکانیکی گرافن را تحت تأثیر قرار دهند. یکی دیگر از کابردهای صفحات سوراخ­دار گرافنی در دیافرگم­ها و فیلترهای جداسازی است. با توجه به توسعه تجیزات نانو الکترومکانیکی و میکروالکترومکانیکی وجود چنین صفحاتی بسیار توسعه و گسترش پیدا خواهد کرد.  از طرفی، با توجه به نسبت بالای سطح به حجم در گرافن، پدیده اثر سطح قابل اغماض نبوده و بایستی تاثیر آن لحاظ گردد. بنابراین، بررسی تاثیر عیوب هندسی یا حفره­ها با درنظرگرفتن اثر سطح برروی رفتار دینامیکی لایه گرافن از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مقاله، حفره­ها با چند دایره در محلی دلخواه مدل شده و ارتعاشات آزاد یک صفحه مدور گرافنی با چند سوراخ خارج از مرکز با استفاده از روش تریفتز و با درنظرگرفتن اثر سطح در ابعاد نانو ارائه گردیده است. اثر پارامترهای سطحی در این نوع صفحات بررسی شده و فرکانس­های طبیعی با استفاده از روش کمینه جداسازی مقدار تکین استخراج گردیده است.

کلیدواژه‌ها

مراجع

  1. Dewapriya, N., Arachchige, M. “Molecular Dynamics Study of Effects of Geometric Defects on the Mechanical Properties of Graphene”, Nuwan Dewapriya Mallika Arachchige, 2012.
  2. Behfar, K., Naghdabadi, R. “Nanoscale Vibrational Analysis of a Multi-layered Mraphene Sheet Embedded in an Elastic Medium”, J. Compos. Sci. Technol., Vol. 65, Noms. 7-8, pp. 1159–1164, 2005.
  3. Mohammadi, M., Goodarzi, M., Ghayour, M., Farajpour, A. “Influence of In-plane Pre-load on the Vibration Frequency of Circular Graphene Sheet Via Nonlocal Continuum Theory”, Composites Part B: Engineering, Vol. 51, pp. 121-129, 2013.
  4. Ravari, M.K., Shahidi, A. “Axisymmetric Buckling of the Circular Annular Nanoplates Using Finite Difference Method”, Meccanica., Vol. 48, No. 1, pp. 135-144, 2013.
  5. Lin, W. “Free Transverse Vibrations of Uniform Circular Plates and Membranes with Eccentric Holes”, Journal of Sound and Vibration”, Vol. 81, No. 3, pp.425-435, 1982.
  6. Laura, P.A.A., Masia, U., Avalos, D.R. ”Small Amplitude, Transverse Vibrations of Circular Plates Elastically Restrained Against Rotation with an Eccentric Circular Perforation with a Free Edge”, Journal of Sound and Vibration, Vol. 292, Nos. 3-5, pp. 1004–1010, 2006.
  7. Lee, W.M., Chen, J.T. “Free Vibration Analysis of a Circular Plate with Multiple Circular Holes by Using the Multipole Trefftz Method”, CMES, Vol.1403, No.1, pp.1-19, 2009.
  8. Lee, W.M., Chen, J.T., Lee, Y.T. “Free Vibration Analysis of Circular Plates with Multiple Circular Holes Using Indirect BIEMs”, Journal of Sound and Vibration,Vol. 304, pp. 811-830, 2007.
  9. Asemi, SR., Farajpour, A. ”Decoupling the Nonlocal Elasticity Equations for Thermo-Mechanical Vibration of Circular Graphene Sheets Including Surface Effects”, Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, Vol. 60, pp. 80-90, 2014.
  10. Ansari, R., Mohammadi, V., Faghih Shojaei, M., Gholami, R., Sahmani, S. “Surface Stress Effect on the Pull-in Instability of Circular Nanoplates”, Journal of Acta Astronautica, Vol. 102, pp. 140–150, 2014.
  11. Ansari, R., Gholami, R., Shojaei, MF., Mohammadi, V., Sahmani, S. “Surface Stress Effect on the Vibrational Response of Circular Nanoplates with Various Edge Supports”, Journal of Applied Mechanics, Vol. 80, No.2, pp. 021021-021027, 2013.
  12. Ansari, R., Mohammadi, V., Faghih Shojaei, M., Gholami, R., Sahmani, S. “Surface Stress Effect on the Postbuckling and Free Vibrations of Axisymmetric Circular Mindlin Nanoplates Subject to Various Edge Supports”, Journal of Composite Structures, Vol. 112, pp. 358-67, 2014.
  13. Wang, C.M., Duan, W.H. “Free Vibration of Nanorings/Arches Based on Nonlocal Elasticity”, Journal of Applied Physics, Vol. 104, No.014303-014308, 2008.
  14. Assadi, A. “Size Dependent Forced Vibration of Nanoplates with Consideration of Surface Effects”, Journal of Applied mathematical modeling, Vol. 37, No. 5, pp. 3575-3588, 2013.
  15. Assadi, A., Farshi, B. “Vibration Characteristics of Circular Nanoplates”, Journal of Applied Physics, Vol. 108, pp. 074312-074312-5, 2010.
  16. Madani, S.H., Sabour, M.H., Fadaee, M. “Effect of Geometrical Defect on Free Vibration of a Circular Graphene sheet using Trefftz Method”, in Aerospace Mechanics Journal, Vol. 13, No. 2, pp. 113-121, 2017, (in Persian) .
  17. Gurtin, M. E. ,Weissmülle, J., Larch, F. “A General Theory of Curved Deformable Interfaces in Solids at Equilibrium”, Philosophical Magazine”, Vol. 78, No. 5, pp. 1093-1109, 1998.
  18. Lee, W. M. , Chen, J. T. “Null-field Integral Equation Approach for Free Vibration Analysis of circular plates with multiple circular holes”, Journal of Comput Mech, Vol. 42, pp. 733–747, 2008.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 18 دی 1396
  • تاریخ بازنگری: 01 آذر 1403
  • تاریخ پذیرش: 28 شهریور 1397
  • تاریخ انتشار: 01 بهمن 1397

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار