پایداری تیر دوار ساخته شده از فرامواد فوق سبک تحت نیروی پیرو گسترده

امروزه به کارگیری مواد نوین در سازه های هوایی مانند ملخ ها، امری حیاتی در صنعت هوافضا به شمار می رود. از سوی دیگر، فرامواد فوق سبک با قابلیت کاهش وزن سازه، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. بنابراین، بررسی پایداری سازه های هوایی تحت نیروهای ناپایستار مانند نیروی پیرو که معمولا به عنوان مدل ساده سازی شده اثر اندرکنش سیال و سازه شناخته می شود ضروری است. در این مقاله، پایداری تیر دوار تیموشنکو تحت نیروی پیرو گسترده یکنواخت و شرط مرزی یکسرگیردار مورد بررسی قرار گرفته است. تیر دارای ساختار ساندویچی با هسته ای از فرامواد فوق سبک است و معادلات حاکم بر تیر با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده اند. برای تحلیل عددی از روش تربیع دیفرانسیل (DQM) استفاده شده و نتایج با مطالعات پیشین مقایسه شده اند. چهار نوع ساختار هسته شامل مربعی، شش ضلعی، مثلثی و ترکیبی مورد بررسی قرار گرفته و تاثیر آن ها بر نیروی بحرانی تیر تحلیل شده است. نتایج نشان داد که در میان ساختارهای فرامواد بررسی شده، ساختار شش ضلعی عملکرد بهتری نسبت به سایر ساختارها دارد. همچنین، بر اساس نتایج بدست آمده، کاربرد فرامواد در هسته تیر ساندویچی باعث افزایش نیروی بحرانی به ازای وزن واحد می شود. علاوه بر آن، افزایش اثرات برشی در تیرهای کوتاه و نیز اثر دوران تیر، تاثیر ساختار هسته را در افزایش نیروی بحرانی نسبت به تیر غیر دوار کاهش می دهد؛ در نتیجه، در هر دو حالت سرعت های دورانی بالا و طول تیر زیاد، نیروی بحرانی تیر ساندویچی و تیر یکنواخت تقریبا یکسان می شود.

کلیدواژه ها:

تیر دوار تیموشنکو ، نیروی پیرو گسترده ، فرامواد فوق سبک ، پایداری ، روش تربیع دیفرانسیل