基于铁木辛柯梁的充流单壁碳纳米管自由振动的波动性能研究-论文.pdf

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1、第33卷第4期陕西科技大学学报Vo1．33No．42015年8月JournalofShaanxiUniversityofScience＆TechnologyAug．2015文章编号：1000—5811(2015)04—0140—06基于铁木辛柯梁的充流单壁碳纳米管自由振动的波动性能研究尹春松，杨洋(昆明理工大学建筑工程学院，云南昆明650500)摘要：在铁木辛柯粱模型的基础上，利用变分原理推导出了充流单壁碳纳米管(SWCNT)的自由振动微分方程．以往关于碳纳米管的波动性能研究并未考虑流体的边界条件

2、对研究结果的影响，导致了这些研究结果并不能全面地展示出SWCNT的波动规律．本文在前人研究的基础上，加入流体的边界条件，充分探讨了该因素对SWCNT波动性能的影响．结果表明：纳观尺度效应(8。a)、流体边界条件(K)和波数(志)等对于cNT的刚度具有很大影响．当尺度效应e。a变大时，CNT的刚度减小；而当流体边界条件Kn和波数k增大时，CNT的刚度却有很大增加．关键词：铁木辛柯梁；充流单壁碳纳米管；波动性能；流体边界条件；刚度变化中图分类号：O324；TB383文献标志码：AStudyonwavy

3、offreevibrationofsingle。walledfluid—-conveyingcarbonnanotubesbasedonTimoshenkobeamYINChun—song，YANGYang(FacultyofCivilEngineeringandMechanics，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650500，China)Abstract：Thispaperusedvariationalprincipletoestab

4、lishthefreevibrationequationoftheSWCNTbasedonTimoshenkobeam．Becausethelaststudydidnottaketheflowconditionintoconsideration，itledtotheresultscantdisplaytheregulationofwavepropagationover—al1．Thispapertakestheflowconditionintoconsiderationonthebasisofth

5、elaststudyanddiscussesallfactorswhichhaveeffectonthewavepropagationofSWCNTonallleve1．Atlast，itgetthatthenanoscaleeffect(P0口)，flowcondition(K)andwavenumber(志)havebiginfluenceonthestiffnessofSWCNT．Whennanoscale(0a)gettingbigger，thestiffnessget—tingsmall

6、er．Buttheoppositesituationcomesoutwhenflowcondition(Kn)andwavenum—ber()increase，thestiffnessincreasing．Keywords：Timoshenkobeam；SWCNT；wavepropagation；flowcondition；stiffnessvaria—tion收稿日期：2015-04—20基金项目：国家自然科学基金项目(11462010)；昆明理工大学分析测试基金项目(20I50613)作者简介

7、：尹春松(1989)，男，河南信阳人，在读硕士研究生，研究方向：纳观牛顿流体及其流固耦合作用通讯作者：杨洋(198l一)，男，云南昆明人，副教授，博士，研究方向：化工流体、纳观流固耦合，yangyang0416@kmust．edu．cil第4期尹春松等：基于铁木辛柯梁的充流单壁碳纳米管自由振动的波动性能研究·141·一一—～2[tan_l4Kn](3)0引言碳纳米管是一种新兴材料，其在生物运输、导热、导电等方面的性能优异_l]．最早开始对碳纳2非局部应力模型米管进行研究的科研工作者是日本学者Iij

8、ima，其根据非局部连续弹性理论可知，一点的应力不在nature上发表的一篇文章掀起了人们对碳纳米仅与该点的应变有关，还跟控制区域的其它所有点管研究的热潮_3]．目前，对于碳纳米管的研究手段的应变有关口．传统的本构关系已不再适用，修正呈形式多样化，对于其力学性能的研究较为集中．的本构关系表达式为：碳纳米管的力学性能研究手段有试验法和理论推r(r)==Id(1r——rl，r)(r)dO(4)导法等．由于试验条件的影响，试验的手段受到很Jn大限制]，故而理论推导法较之更加可行．早期的(