磁场下黏弹性基中输流纳米管的颤振失稳分析

基于非局部欧拉-伯努利梁模型,研究了外部轴向磁场作用下黏弹性基体中悬臂输流单层碳纳米管系统的动态失稳特性。黏弹性基体采用线性Kelvin-Voigt弹性基模型,利用哈密顿原理,建立该系统的振动微分方程及其边界条件。应用微分变换法求解该振动方程,着重研究不同质量比下,黏弹性基体、轴向磁场与小尺度效应共同影响时,该系统的颤振失稳特性。数值计算结果表明:黏弹性基体的弹性参数与外加轴向磁场的增加均能提高悬臂输流碳纳米管系统的稳定性,而小尺度系数的增加则降低系统稳定性。不同质量比下,黏弹性基体的阻尼系数对系统动态稳定性的影响不同。进一步研究表明,随着轴向磁场与基体弹性参数的共同增加,系统稳定性的提升并未呈现“协力效应”,而是各自的提升效果均有所减弱。

磁场下黏弹性基体中输流纳米管稳定性分析

基于非局部连续介质理论,应用哈密顿原理建立轴向磁场作用下黏弹性基体中固支输流单层碳纳米管(Single-walled Carbon Nanotube,SWCNT)系统振动微分方程,应用微分变换法(Differential Transformation Method,DTM)求解该振动方程,着重研究黏弹性基体、轴向磁场、小尺度效应耦合作用时该系统的振动稳定性问题。数值计算结果表明:输流碳纳米管无论是否嵌入黏弹性基体中,磁场的作用均能提高系统的稳定性,而小尺度系数的增加则降低系统稳定性。黏弹性基体的阻尼系数加大系统的振动耗能,当阻尼系数处于较大数值时,系统振动能量迅速耗散,在管内流体流速还处于较低数值时系统即产生发散失稳现象。进一步研究表明在考虑小尺度效应、轴向磁场与基体耦合作用时,较强的轴向磁场可以降低小尺度效应、基体阻尼系数对系统的影响;即使存在小尺度效应,对于弹性系数较大的基体,其阻尼系数对振动系统的影响程度仍大大降低。

弹性基体对磁场中输流纳米管的振动影响

基于非局部连续介质理论,对处于轴向磁场作用下嵌入弹性基体中的输流单层碳纳米管(SWCNT),应用哈密顿原理,采用Euler-Bernoulli梁模型,建立了固支边界条件下该系统的横向振动微分方程.方程中计及磁场力与小尺度效应,弹性基体等效为Pasternak弹性模型.应用微分变换法(DTM)求解方程,着重研究了弹性基体、轴向磁场及小尺度效应耦合作用时该纳米输流管道系统振动稳定性问题.数值计算结果表明:弹性基体与轴向磁场均能提升系统的稳定性;而小尺度效应则降低系统稳定性.进一步的研究表明:随着弹性基体的增强,磁场对系统稳定性的影响受到一定程度的抑制;而对于小尺度效应而言,弹性基体的剪切参数抑制小尺度效应对系统稳定性的影响,但弹性参数放大了这一影响作用.

多参数耦合作用输流纳米管的振动分析

基于非局部Euler-Bernoulli梁模型,考虑外加纵向磁场及Pasternak弹性基体,应用哈密顿原理建立了纵向磁场作用下嵌入弹性基体中的简支输流单层碳纳米管(SWCNT)系统振动微分方程及其边界条件。应用微分变换法(DTM)求解上述微分方程,着重研究磁场强度、Pasternak弹性基体的弹性参数与剪切参数以及纳米管小尺度系数对系统临界失稳流速的影响及各参数耦合作用时参数间的相互影响。数值计算结果表明:磁场强度与弹性基体增强系统刚度,提高系统稳定性,但二者耦合作用时对系统刚度的影响表现出“此长彼消”的特点。小尺度效应降低系统刚度,相比磁场对刚度的影响,磁场的影响更为显著。小尺度效应与弹性基体的相互影响则表现出较为复杂的特点。

粘弹性介质中输流碳纳米管的动态稳定性分析

应用非局部粘弹性夹层梁模型分析粘弹性介质中输送脉动流碳纳米管的动态稳定性。在经典的欧拉梁模型中考虑了由管道内、外壁上的薄表面层引起的表面弹性效应和表面残余应力,同时考虑纳米管道的非局部效应,得到了改进的欧拉梁模型。用平均法对其控制方程进行求解,得到了管道稳定性区域。数值算例揭示了纳米管的壁厚、粘弹性特性、表面效应及两个介质参数对管道动态稳定性的复杂影响,结论可为纳米流体机械的结构设计和振动分析提供理论基础。

基于非局部效应和表面效应的输流碳纳米管稳定性分析

应用非局部黏弹性夹层梁模型分析双参数弹性介质中输送脉动流碳纳米管的稳定性.新模型中同时考虑了由管道内、外壁上的薄表面层引起的表面弹性效应和表面残余应力,经典的欧拉梁模型因此通过引入非局部参数和表面参数得到了改进.用平均法对其控制方程进行求解,得到了管道稳定性区域.数值算例揭示了纳米材料的非局部效应、表面效应及两个弹性介质参数对管道固有频率、临界流速和动态稳定性的复杂影响,结论可为纳米流体机械的结构设计和振动分析提供理论基础.

弹性介质中输流碳纳米管的热弹性振动研究

应用非局部黏弹性梁模型研究弹性介质中输流碳纳米管在不同温度环境中的热弹性振动和稳定性问题.对于包含有小尺度项和热效应项的控制方程,利用复模态法计算系统的固有频率和临界流速,并用平均法得到脉动内流作用时管道参数振动稳定性边界的解析表达式,讨论非局部效应、热效应及弹性介质对系统稳定性的影响.结果表明:高温环境(高于室温)中纳米管系统的固有频率、临界流速和参数振动稳定性都要比低温环境(低于或等于室温)中低,而温度变化量、非局部效应和弹性介质在不同温度环境中对纳米管系统的影响也不同.

磁场环境下输流双壁碳纳米管中波的传播

基于非局部弹性理论,本文研究了磁场环境下输流双壁碳纳米管中弯曲波的传播特性。采用非局部欧拉梁理论,建立磁场作用下输流双壁碳纳米管得波动方程,双壁碳纳米管的两层管之间通过范德华力相互作用。通过绘制不同情况下的色散关系图,分析了管内流体、磁场强度以及非局部参数对输流双壁碳纳米管中波的传播特性的影响,结果表明,磁场对波的传播频率有重要影响,增强磁场将增大波的传播频率,且增强磁场会减弱非局部效应。

多场作用下输流单层碳纳米管的动力学特性

以非局部弹性理论为基础,采用欧拉-伯努利梁模型,考虑管型区域内滑移边界条件以及碳纳米管的小尺度效应,应用哈密顿原理获得了温度场与轴向磁场共同作用下的输流单层固支碳纳米管(SWCNT)的振动控制方程以及边界条件,依靠微分变换法(DTM法)对此高阶偏微分方程进行求解,通过数值计算研究了多场中单层固支输流碳纳米管的振动与失稳问题.结果表明:温度场、轴向磁场强度、Knudsen数及小尺度参数都会对系统振动频率以及失稳临界流速产生影响.

磁场对不同温度场中输流悬臂碳纳米管颤振稳定性的影响

论文在采用经典欧拉-伯努利梁模型的基础上,引入考虑小尺度效应的非局部弹性理论,着重研究不同温度场中输流悬臂单层碳纳米管系统(SWCNT)在外加纵向磁场作用下的颤振失稳问题.基于哈密顿原理获得了该流固耦合系统的振动控制方程及相应的边界条件,应用微分变换法(DTM法)求解此高阶偏微分方程,通过数值计算研究了不同温度场中施加纵向磁场对系统动力学特性的影响.结果表明:纵向磁场在不同温度场中都将增强输流悬臂碳纳米管的动态稳定性.然而,这种增强程度却与温度场的变化量有关,在不同温度变化量下,磁场的逐渐增强对系统稳定性的增强程度有一个峰值,这意味着,实际应用中,为了提高这类流固耦合系统的动态稳定性,一味提高纵向磁场强度并不可取.

温度场中输流碳纳米管的热弹性参数振动稳定性分析

应用非局部粘弹性欧拉梁模型研究不同温度场中输送脉动流碳纳米管的热弹性参数振动稳定性问题。包含有小尺度项和热效应项的控制方程通过Galerkin法离散后,用平均法对其进行求解,得到了管道稳定性边界的解析表达式。利用数值算例分析各参数对稳定性边界的影响发现:纳米管在高温温度场中的参数振动稳定性要比低温场中降低很多;提高温度变化量和非局部参数值,在低温场中可以增强系统稳定性,而在高温场中却会降低系统稳定性;不论在高温还是低温场中,提高纳米管粘弹性系数都会增强系统稳定性,但在高温场中,管材粘弹性的这种作用会比在低温场中降低很多。该文结论可为输流纳米机械的结构设计和热弹性振动分析提供理论基础。

温度场作用下悬臂输流碳纳米管的颤振失稳分析

以非局部弹性理论为基础,采用欧拉-伯努利梁模型,考虑碳纳米管的小尺度效应,应用哈密顿原理获得了温度场作用下的悬臂输流单层碳纳米管(SWCNT)的振动控制方程以及边界条件,依靠微分变换法(DTM法)对此高阶偏微分方程进行求解,通过数值计算研究了温度场中悬臂单层输流碳纳米管的振动与颤振失稳问题.结果表明:管内流体流速、温度场中温度变化情况与小尺度参数都会对系统振动频率以及颤振失稳临界流速产生影响.其中,小尺度效应将会降低悬臂输流系统的稳定性,使系统更为柔软;而高温场与低温场对系统动态失稳的影响不同,低温场中随温度变化值的增加,系统的稳定性提高;高温场这一作用效果恰好与之相反.