بررسي ارتعاشات گذراي غيرخطي و نوسانات چرخه ي حد صفحات ساندويچي كامپوزيتي با لايه ي سيال الكتروريولوژيكال

A nonlinear study on transient vibration and limit cycle oscillation of composite sandwich plates with electrorheological fluid layer

اين مقاله ارتعاشات گذراي غيرخطي صفحات ساندويچي كامپوزيتي را با لايه ي سيال الكتروريولوژيكال مورد بررسي قرار مي دهد. تحريك اوليه به صورت يك بار گسترده يكنواخت و يا ناپايداري فلاتر در اثر جريان هواي مافوق صوت است. براي مدل سازي صحيح رفتار سيال الكتروريولوژيكال در ناحيه ي پس از تسليم، از مدل پلاستيك بينگهام استفاده مي شود. به كمك روابط كرنش-جابه جايي وان كارمن اثر تغيير شكل هاي بزرگ در نظر گرفته مي شود. از تيوري مرتبه ي اول پيستون براي به دست آوردن فشار ايروديناميكي استفاده مي شود. با اعمال اصل هميلتون و استفاده از روش اجزا محدود معادلات حركت استخراج شده و سپس، پاسخ از طريق روش انتگرال گيري نيومارك در حوزه ي زمان به دست مي آيد. در بررسي هاي عددي اثر لايه ي الكتروريولوژيكال بر رفتار ارتعاشي صفحه ي ساندويچي مطالعه مي شود. اثر شدت ميدان الكتريكي، ضخامت لايه ي الكتروريولوژيكال، تحريك اوليه و شرايط مرزي بر زمان نشست ارتعاشات گذرا تحليل مي شود. نتايج نشان مي دهد با اعمال ميدان الكتريكي بر لايه ي الكتروريولوژيكال ، ميرايي ارتعاشات گذرا به طور قابل توجهي بهبود مي يابد،‌ اما دامنه ي ارتعاشات پس از فلاتر تغيير نمي كند.

This paper deals with the nonlinear transient vibration of composite sandwich plates with an electrorheological (ER) fluid core. The initial excitation is a distributed transverse load or the flutter instability due to supersonic airflow. The Bingham plastic model is adopted to accurately model the post-yield behavior of the ER material. . The first order piston theory is used for evaluating the aerodynamic forces. The von Karman strain-displacement relations are employed to account for moderately large deflection. The Hamilton’s principle is applied in conjunction with the finite element method to derive the equations of motion. The solution is then obtained through use the Newmark time integration scheme. Numerical investigations are conducted to study the effect of ER core layer on the vibration characteristics of the sandwich plate. The influence of the electric filed strength, ER core thickness, initial excitation and the boundary conditions on the settling time of transient vibration are also examined. The results show that the damping of transient vibration is significantly improved as the electric field applied to the ER layer, but the amplitude of post-flutter oscillations remains unchanged.