Vibración libre de cáscaras doblemente curvadas porosas reforzadas con nanoplaquetas de grafeno con un radio de curvatura general basado en un método semi-analítico
Autores: Wang, Aiwen; Zhang, Kairui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Vibración libre de cáscaras doblemente curvadas porosas reforzadas con nanoplaquetas de grafeno con un radio de curvatura general basado en un método semi-analítico
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Descomposición de dominio
Método semianalítico
Nanoplaqueta de grafeno
Modelo de Halpin-Tsai
Concha de doble curvatura
Teoría de deformación por corte de primer orden
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Basado en la descomposición de dominios, se aplica un método semi-analítico (SAM) para analizar la vibración libre de caparazones de revolución de doble curvatura con un radio de curvatura general hecho de compuestos porosos reforzados con nanoplaquetas de grafeno (GPL). Las propiedades mecánicas de la composición reforzada con GPL son evaluadas con el modelo de Halpin-Tsai. El caparazón de doble curvatura se descompone en segmentos a lo largo de su eje de acuerdo con la teoría de deformación por corte de primer orden (FSDT) y la técnica de partición de múltiples segmentos, para derivar la energía funcional del caparazón. Al mismo tiempo, se utiliza un potencial interfacial para garantizar la continuidad de la superficie de contacto entre segmentos vecinos. Al aplicar el método de residuos ponderados de mínimos cuadrados (LWRM) y el principio variacional modificado (MVP) para relajar y lograr condiciones de compatibilidad de interfaz, se desarrolla un marco teórico para analizar vibraciones. Los desplazamientos y rotaciones se describen a través de series de Fourier y polinomios de Chebyshev, convirtiendo así un problema bidimensional en una serie de problemas unidimensionales desacoplados. Las soluciones obtenidas se contrastan con las logradas utilizando el método de elementos finitos (FEM) y otros resultados existentes, y se confirma la validez y precisión de la formulación actual. Se presentan casos de ejemplo para demostrar la vibración libre de caparazones de revolución doble curvatura parabólicos, elípticos e hiperbólicos reforzados con GPL porosos. Los hallazgos demuestran que la frecuencia natural del caparazón está relacionada con los coeficientes de porosidad, la porosidad, la fracción de masa de los GPL y los patrones de distribución de los GPL.
Descripción
Basado en la descomposición de dominios, se aplica un método semi-analítico (SAM) para analizar la vibración libre de caparazones de revolución de doble curvatura con un radio de curvatura general hecho de compuestos porosos reforzados con nanoplaquetas de grafeno (GPL). Las propiedades mecánicas de la composición reforzada con GPL son evaluadas con el modelo de Halpin-Tsai. El caparazón de doble curvatura se descompone en segmentos a lo largo de su eje de acuerdo con la teoría de deformación por corte de primer orden (FSDT) y la técnica de partición de múltiples segmentos, para derivar la energía funcional del caparazón. Al mismo tiempo, se utiliza un potencial interfacial para garantizar la continuidad de la superficie de contacto entre segmentos vecinos. Al aplicar el método de residuos ponderados de mínimos cuadrados (LWRM) y el principio variacional modificado (MVP) para relajar y lograr condiciones de compatibilidad de interfaz, se desarrolla un marco teórico para analizar vibraciones. Los desplazamientos y rotaciones se describen a través de series de Fourier y polinomios de Chebyshev, convirtiendo así un problema bidimensional en una serie de problemas unidimensionales desacoplados. Las soluciones obtenidas se contrastan con las logradas utilizando el método de elementos finitos (FEM) y otros resultados existentes, y se confirma la validez y precisión de la formulación actual. Se presentan casos de ejemplo para demostrar la vibración libre de caparazones de revolución doble curvatura parabólicos, elípticos e hiperbólicos reforzados con GPL porosos. Los hallazgos demuestran que la frecuencia natural del caparazón está relacionada con los coeficientes de porosidad, la porosidad, la fracción de masa de los GPL y los patrones de distribución de los GPL.