محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر مدلی ریاضی ارائه نموده‌اند که قادر است رفتار ارتعاشی قطعات نانوکامپوزیتی پوسته مخروطی را پیش بینی کند. نتایج این طرح در صنعت هوافضا، صنایع نفت و گاز و نیروگاه‌های هسته‌ای قابل استفاده خواهد بود.
دانشگاه صنعتی امیرکبیر: مدل‌سازی قطعات مخروطی دوار
قطعات کامپوزیتی پوسته مخروطی به عنوان اجزای ساختاری در صنایع مدرنی نظیر هوافضا و مکانیک استفاده می‌شوند. در برخی کاربردها این عناصر تحت چرخش با سرعت زاویه‌ای ثابت قرار دارند. در نتیجه‌ی تنش‌های اولیه ناشی از نیروهای گریز از مرکز و نیروی کوریولیس (Coriolis) امکان تغییر در ویژگی‌های ارتعاشی آن‌ها دور از انتظار نیست. از این رو ارزیابی دقیق ویژگی‌های ارتعاشی این قطعات تحت شرایط عملیاتی در طراحی و ساخت آن‌ها ضروری است.
به گفته‌ی یاسین حیدرپور، این کار تحقیقاتی به بررسی ارتعاشات مواد مرکب تقویت شده با نانولوله‌های کربنی در پوسته‌ی مخروطی دوار می‌پردازد و چیدمان متفاوت نانولوله‌ها و همچنین اثرات نیروی کوریولیس بر روی فرکانس پوسته‌های دوار مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. در واقع تلاش شده تا با بررسی اثرات کوریولیس در سازه‌های با سرعت چرخش بسیار بالا، مدلی ریاضی برای آن ارائه شود.
با این مدل‌سازی می‌توان سیستم‌های دوار و ارتعاشات آن‌ها را پیش بینی و پاسخ آن‌ها را بهبود بخشید. این امر موجب افزایش بهره‌وری، چگالی کم، استحکام بالاو طول عمر زیاد این سازه‌ها خواهد شد.
این محقق در خصوص نتایج به دست آمده عنوان کرد: «شتاب کوریولیس، نحوه قرار گرفتن نانولوله‌های کربنی و کسر حجمی آن‌ها تأثیر چشمگیری بر روی فرکانس پوسته‌های مخروط دوار می گذارد. به عنوان مثال با افزایش سرعت چرخش پوسته، تأثیر شتاب کوریولیس بر فرکانس‌ها افزایش می‌یابد. همچنین در سرعت‌های بالا و زاویه رأس زیاد پوسته مخروطی، فرکانس‌های ناشی از چیدمان متقارن نانولوله‌ها بزگتر از چیدمان نامتقارن هستند. علاوه‌براین کسرهای حجمی متفاوت نیز اثرات تنش‌های اولیه بر فرکانس را تغییر می‌دهند. مشاهده شده که در مقادیر کم زاویه رأس مخروط، افزایش کسر حجمی، کاهش فرکانس را در پی دارد.»
نتایج این تحقیقات که حاصل همکاری یاسین حیدرپور، دانشجوی دکترای مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دکتر محمد محمدی اقدم- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر- و دکتر پرویز ملک زاده- عضو هیأت علمی دانشگاه خلیج فارس بوشهر- است، در مجله‌ی Composite Structures (جلد ۱۱۷، شماره ۱، سال ۲۰۱۴، صفحات ۱۸۷ تا ۲۰۰) منتشر شده است.
به گفته‌ی یاسین حیدرپور، این کار تحقیقاتی به بررسی ارتعاشات مواد مرکب تقویت شده با نانولوله‌های کربنی در پوسته‌ی مخروطی دوار می‌پردازد و چیدمان متفاوت نانولوله‌ها و همچنین اثرات نیروی کوریولیس بر روی فرکانس پوسته‌های دوار مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. در واقع تلاش شده تا با بررسی اثرات کوریولیس در سازه‌های با سرعت چرخش بسیار بالا، مدلی ریاضی برای آن ارائه شود.
با این مدل‌سازی می‌توان سیستم‌های دوار و ارتعاشات آن‌ها را پیش بینی و پاسخ آن‌ها را بهبود بخشید. این امر موجب افزایش بهره‌وری، چگالی کم، استحکام بالاو طول عمر زیاد این سازه‌ها خواهد شد.
این محقق در خصوص نتایج به دست آمده عنوان کرد: «شتاب کوریولیس، نحوه قرار گرفتن نانولوله‌های کربنی و کسر حجمی آن‌ها تأثیر چشمگیری بر روی فرکانس پوسته‌های مخروط دوار می گذارد. به عنوان مثال با افزایش سرعت چرخش پوسته، تأثیر شتاب کوریولیس بر فرکانس‌ها افزایش می‌یابد. همچنین در سرعت‌های بالا و زاویه رأس زیاد پوسته مخروطی، فرکانس‌های ناشی از چیدمان متقارن نانولوله‌ها بزگتر از چیدمان نامتقارن هستند. علاوه‌براین کسرهای حجمی متفاوت نیز اثرات تنش‌های اولیه بر فرکانس را تغییر می‌دهند. مشاهده شده که در مقادیر کم زاویه رأس مخروط، افزایش کسر حجمی، کاهش فرکانس را در پی دارد.»
نتایج این تحقیقات که حاصل همکاری یاسین حیدرپور، دانشجوی دکترای مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دکتر محمد محمدی اقدم- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر- و دکتر پرویز ملک زاده- عضو هیأت علمی دانشگاه خلیج فارس بوشهر- است، در مجله‌ی Composite Structures (جلد ۱۱۷، شماره ۱، سال ۲۰۱۴، صفحات ۱۸۷ تا ۲۰۰) منتشر شده است.
