Аналіз вільних вібрацій багатошарових функціонально градуйованих пластин на основі нанокомпозитів поліестер/графен

Abstract

Нанокомпозит FGM, виготовлений із багатьох шарів наночастинок графену та матриці на основі поліефіру, створено за допомогою прес-форм із технікою ручного укладання для досягнення точної форми та зменшення дефектів кінцевого продукту. Прогнозовані моделі мають чотири, шість та 11 шарів, а також різні об’ємні частки наночастинок (0,5, 1, 2, 3, 4 та 5%). У цьому дослідженні проведено експериментальні випробування для аналізу характеристик вільної вібрації функціонально градуйованих композитних сендвіч-прямокутних конструкцій для оцінки впливу кількості дірок і локалізації зрізів на основних частотах. Для дірок використовуються три моделі (2, 4 і 6) отворів діаметром 10 мм, а для вирізів використовуються три геометричні конструкції (круглу, прямокутну і трикутну) із різними співвідношеннями сторін (r = 1, 1,5, 2 і 2.5). Для перевірки експериментального рішення з використанням модального аналізу та аналізу кінцевих елементів (FEA) проведено чисельне дослідження з використанням програмних засобів ABAQUS. Експериментальні висновки та чисельні розрахунки демонструють задовільний рівень збігу із максимальною розбіжністю 9,5 %. Результати показують, що основна частота зменшується зі збільшенням співвідношення сторін вирізів (r = a/b). Існує мінімальна варіація між r =1 і r = 1,5, але помітне зменшення спостерігається при співвідношенні сторін r = 2,5. На таку відмінність впливає, в першу чергу, тип градієнта матеріалу та кількість отворів, зокрема для заданої товщини функціонально градуйованих (FG) пластин.