Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Động lực học tiếp xúc của ống nano composite tăng cường graphene dẫn truyền nanofluid tốc độ cao: sự phụ thuộc vào kích thước và phản ứng tạm thời địa phương/toàn cầu
Tóm tắt
Các ống nano dẫn truyền chất lỏng đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống điện cơ nano (NEMS). Phản ứng động học tiếp xúc và trường ứng suất của ống nano composite tăng cường graphene dẫn truyền (GRC) vận chuyển nanofluid tốc độ cao dưới tác động bên với vận tốc thấp được nghiên cứu. Các mô hình phụ thuộc kích thước tích hợp hiện tượng trượt, ứng suất phi địa phương và hiệu ứng gradient biến dạng được thiết lập. Các phương trình chính governing của sự dao động tiếp xúc và sau khi bị vỡ được suy diễn dựa trên lý thuyết thanh tinh tế, trong đó trạng thái cân bằng sau khi bị vỡ cung cấp cấu hình ban đầu cho phân tích rung động tác động. Một chế độ tính toán theo phương pháp kích thích hai bước - giảm Galerkin bậc cao - Runge-Kutta (R-K) được sử dụng để nghiên cứu các phản ứng động học tiếp xúc. Thông qua phân tích hội tụ, các thuật ngữ cắt cần thiết để đảm bảo độ chính xác được thu được. Đường cong lực tiếp xúc và đường cong lịch sử biến dạng tại giữa span và trường ứng suất được thu thập để hướng dẫn thiết kế sức bền. Ngoài ra, các hành vi bất ổn động học của ống nano dưới trạng thái vỡ gây ra bởi dòng chảy được làm rõ. Kết quả cho thấy ảnh hưởng kép của ứng suất phi địa phương và gradient biến dạng đến phản ứng động học tiếp xúc và trường ứng suất, đồng thời cung cấp phạm vi vận tốc dòng chảy nhạy cảm với hiệu ứng kích thước.
Từ khóa
#ống nano #composite #graphene #nanofluid #động học tiếp xúc #ứng suất phi địa phương #gradient biến dạng #vỡ gây ra dòng chảy #NEMS.Tài liệu tham khảo
H. M. Sedighi, Divergence and flutter instability of magneto-thermoelastic C-BN hetero-nanotubes conveying fluid, Acta Mech. Sin. 36, 381 (2020).
M. E. Gurtin, and A. Ian Murdoch, A continuum theory of elastic material surfaces, Arch. Rational Mech. Anal. 57, 291 (1975).
L. Wang, J. Xu, J. Wang, and B. L. Karihaloo, Nonlocal thermoelastic constitutive relation of fibre-reinforced composites, Acta Mech. Sin. 36, 176 (2020).
R. D. Mindlin, Stress functions for a Cosserat continuum, Int. J. Solids Struct. 1, 265 (1965).
P. Phung-Van, and C. H. Thai, A novel size-dependent nonlocal strain gradient isogeometric model for functionally graded carbon nanotube-reinforced composite nanoplates, Eng. Comput. 38, 2027 (2022).
L. Lu, X. Guo, and J. Zhao, On the mechanics of Kirchhoff and Mindlin plates incorporating surface energy, Int. J. Eng. Sci. 124, 24 (2018).
Q. Jin, and Y. Ren, Nonlinear size-dependent dynamic instability and local bifurcation of FG nanotubes transporting oscillatory fluids, Acta Mech. Sin. 38, 521513 (2022).
H. S. Zhao, Y. Zhang, and S. T. Lie, Explicit frequency equations of free vibration of a nonlocal Timoshenko beam with surface effects, Acta Mech. Sin. 34, 676 (2018).
Y. Q. Wang, Y. H. Wan, and J. W. Zu, Nonlinear dynamic characteristics of functionally graded sandwich thin nanoshells conveying fluid incorporating surface stress influence, Thin-Walled Struct. 135, 537 (2019).
Q. Jin, and Y. Ren, Nonlinear size-dependent bending and forced vibration of internal flow-inducing pre- and post-buckled FG nanotubes, Commun. Nonlinear Sci. Numer. Simul. 104, 106044 (2022).
A. R. Asghari Ardalani, A. Amiri, R. Talebitooti, and M. S. Safizadeh, On wave dispersion characteristics of fluid-conveying smart nanotubes considering surface elasticity and flexoelectricity approach, Proc. Inst. Mech. Eng. Part C-J. Mech. Eng. Sci. 235, 3506 (2021).
A. Amiri, R. Vesal, and R. Talebitooti, Flexoelectric and surface effects on size-dependent flow-induced vibration and instability analysis of fluid-conveying nanotubes based on flexoelectricity beam model, Int. J. Mech. Sci. 156, 474 (2019).
R. Bahaadini, A. R. Saidi, and M. Hosseini, On dynamics of nanotubes conveying nanoflow, Int. J. Eng. Sci. 123, 181 (2018).
H. Liu, B. Li, and Y. Liu, The inconsistency of nonlocal effect on carbon nanotube conveying fluid and a proposed solution based on local/nonlocal model, Eur. J. Mech.-A Solids 78, 103837 (2019).
Y. Q. Wang, H. H. Li, Y. F. Zhang, and J. W. Zu, A nonlinear surface-stress-dependent model for vibration analysis of cylindrical nanoscale shells conveying fluid, Appl. Math. Model. 64, 55 (2018).
A. Farajpour, H. Farokhi, and M. H. Ghayesh, Chaotic motion analysis of fluid-conveying viscoelastic nanotubes, Eur. J. Mech.-A Solids 74, 281 (2019).
M. Sadeghi-Goughari, S. Jeon, and H. J. Kwon, Fluid structure interaction of cantilever micro and nanotubes conveying magnetic fluid with small size effects under a transverse magnetic field, J. Fluids Struct. 94, 102951 (2020).
S. H. S. Hosseini, and M. Ghadiri, Nonlinear dynamics of fluid conveying double-walled nanotubes incorporating surface effect: A bifurcation analysis, Appl. Math. Model. 92, 594 (2021).
Y. Mao, L. Hong, S. Ai, H. Fu, and C. Chen, Dynamic response and damage analysis of fiber-reinforced composite laminated plates under low-velocity oblique impact, Nonlinear Dyn. 87, 1511 (2017).
Y. Fan, Y. Xiang, H. S. Shen, and D. Hui, Nonlinear low-velocity impact response of FG-GRC laminated plates resting on visco-elastic foundations, Compos. Part B-Eng. 144, 184 (2018).
M. Shariyat, and F. Farzan Nasab, Low-velocity impact analysis of the hierarchical viscoelastic FGM plates, using an explicit shear-bending decomposition theory and the new DQ method, Composite Struct. 113, 63 (2014).
R. Zhang, and S. Müftü, Elastic impact of a spherical particle with a long, stationary, fixed Timoshenko beam, J. Sound Vib. 495, 115892 (2021).
Y. Guo, H. Mi, and M. Habibi, Electromechanical energy absorption, resonance frequency, and low-velocity impact analysis of the piezoelectric doubly curved system, Mech. Syst. Signal Process. 157, 107723 (2021).
L. Zhang, Z. Chen, M. Habibi, A. Ghabussi, and R. Alyousef, Low-velocity impact, resonance, and frequency responses of FG-GPLRC viscoelastic doubly curved panel, Compos. Struct. 269, 114000 (2021).
S. Jedari Salami, Low velocity impact response of sandwich beams with soft cores and carbon nanotube reinforced face sheets based on extended high order sandwich panel theory, Aerospace Sci. Tech. 66, 165 (2017).
S. Kakati, and D. Chakraborty, Delamination in GLARE laminates under low velocity impact, Compos. Struct. 240, 112083 (2020).
Y. Zhao, and Z. Sun, Normal impact of a low-velocity projectile against a taut string-like membrane, J. Sound Vib. 426, 219 (2018).
H. Li, Z. Li, Z. Xiao, X. Wang, J. Xiong, J. Zhou, and Z. Guan, Development of an integrated model for prediction of impact and vibration response of hybrid fiber metal laminates with a viscoelastic layer, Int. J. Mech. Sci. 197, 106298 (2021).
Y. Fu, Y. Mao, and Y. Tian, Damage analysis and dynamic response of elasto-plastic laminated composite shallow spherical shell under low velocity impact, Int. J. Solids Struct. 47, 126 (2010).
S. M. R. Khalili, K. Malekzadeh, and A. V. Gorgabad, Low velocity transverse impact response of functionally graded plates with temperature dependent properties, Compos. Struct. 96, 64 (2013).
Q. Ni, Y. Wang, M. Tang, Y. Luo, H. Yan, and L. Wang, Nonlinear impacting oscillations of a fluid-conveying pipe subjected to distributed motion constraints, Nonlinear Dyn. 81, 893 (2015).
B. Hu, F. L. Zhu, D. L. Yu, J. W. Liu, Z. F. Zhang, J. Zhong, and J. H. Wen, Impact vibration properties of locally resonant fluid-conveying pipes, Chin. Phys. B 29, 124301 (2020).
C. Ye, and Y. Q. Wang, Nonlinear forced vibration of functionally graded graphene platelet-reinforced metal foam cylindrical shells: Internal resonances, Nonlinear Dyn. 104, 2051 (2021).
P. Zhang, and Y. Fu, A higher-order beam model for tubes, Eur. J. Mech.-A Solids 38, 12 (2013).
A. Beskok, and G. E. Karniadakis, Report: A model for flows in channels, pipes, and ducts at micro and nano scales, Microscale Thermophys. Eng. 3, 43 (1999).
V. Rashidi, H. R. Mirdamadi, and E. Shirani, A novel model for vibrations of nanotubes conveying nanoflow, Comput. Mater. Sci. 51, 347 (2012).
A. Amiri, R. Talebitooti, and L. Li, Wave propagation in viscous-fluid-conveying piezoelectric nanotubes considering surface stress effects and Knudsen number based on nonlocal strain gradient theory, Eur. Phys. J. Plus 133, 1 (2018).
H. S. Shen, Y. Xiang, and F. Lin, Nonlinear vibration of functionally graded graphene-reinforced composite laminated plates in thermal environments, Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 319, 175 (2017).
M. H. Jalaei, H. T. Thai, and Civalek, On viscoelastic transient response of magnetically imperfect functionally graded nanobeams, Int. J. Eng. Sci. 172, 103629 (2022).
L. S. Kistler, and A. M. Waas, Experiment and analysison the response of curved laminated composite panels subjected to low velocity impact, Int. J. Impact Eng. 21, 711 (1998).
Y. Fan, Y. Xiang, H. S. Shen, and H. Wang, Low-velocity impact response of FG-GRC laminated beams resting on visco-elastic foundations, Int. J. Mech. Sci. 141, 117 (2018).
Y. Ren, L. Li, Q. Jin, L. Nie, and F. Peng, Vibration and snapthrough of fluid-conveying graphene-reinforced composite pipes under low-velocity impact, AIAA J. 59, 5091 (2021).
Q. Jin, Y. Ren, H. Jiang, and L. Li, A higher-order size-dependent beam model for nonlinear mechanics of fluid-conveying FG nanotubes incorporating surface energy, Compos. Struct. 269, 114022 (2021).
Q. Jin, X. Hu, Y. Ren, and H. Jiang, On static and dynamic snap-throughs of the imperfect post-buckled FG-GRC sandwich beams, J. Sound Vib. 489, 115684 (2020).
Q. Jin, and Y. Ren, Dynamic instability mechanism of post-buckled FG nanotubes transporting pulsatile flow: Size-dependence and local/global dynamics, Appl. Math. Model. 111, 139 (2022).
M. R. Xu, S. P. Xu, and H. Y. Guo, Determination of natural frequencies of fluid-conveying pipes using homotopy perturbation method, Comput. Math. Appl. 60, 520 (2010).