كاهش ارتعاشات پوسته هاي استوانه اي FGM هوشمند با استفاده از لايه هاي مگنتو استريكتيو

Vibration Suppression of Smart FGM Cylindrical Shells Using Magnetostrictive Layers

در اين مقاله تحليل رفتار ارتعاشي پوسته‌هاي استوانه‌اي FGM هوشمند مجهز به لايه‌هاي سنسور و عملگر مگنتو‌استريكتيو مورد بررسي قرار گرفته است. به منظور كاهش ارتعاش، از يك كنترل تناسبي فيدبك منفي سرعت در تعامل با لايه‌هاي حسگر و عملگر استفاده شده است. براي لحاظ كردن اثرات تغيير شكل برشي و عرضي و اينرسي دوراني، فرمولبندي مسيله براساس تيوري تغيير شكل برشي مرتبه اول موسوم به FSDT انجام شده است. پوسته‌هاي FGM مورد مطالعه تركيبي از فلز و سراميك در نظر گرفته شده است كه خواص ساختاري آنها وابسته به دما و مدرج در جهت ضخامت پوسته استوانه‌اي مطابق با كسر حجمي قانون تواني مي‌باشد. لايه‌هاي مگنتواستريكتيو نيز از جنس ترفنول دي در نظر گرفته شده‌اند. از روش انتگرال زماني نيومارك و آناليز مودال براي حل معادلات ديفرانسيل مربوطه به ترتيب در حوزه زمان و فركانس استفاده شده است. اثرات مشخصه‌هاي كاهش ارتعاشات لايه‌هاي مگنتواستريكتيو در دو حوزه زمان و فركانس، تاثير موقعيت مكاني قرارگيري اين لايه‌ها، ضخامت آنها و پارامترهاي كنترل مورد تحقيق قرار گرفته‌اند.

In the present work, FGM shells integrated with magnetostrictive layers acting as distributed sensors and actuators are modeled to control vibration attenuation of FGM shells with simply supported boundary conditions. To achieve a mechanism for actively control of the oscillation amplitude of the integrated structure, a negative velocity proportional feedback control law is implemented in the study. Theoretical formulation is based on the first order shear deformation shell theory, taking into consideration transverse shear deformation and rotary inertia effects. Material properties are assumed to be temperature-dependent and graded in the thickness direction according to different volume fraction functions. A FGM cylindrical shell made up of a mixture of ceramic and metal is considered. The magnetostrictive layers are also considered to be made of Terfenol-D. The influence of vibration attenuation characteristics of magnetostrictive layers, the location of these layers and control parameters on vibration suppression is investigated.