کاهش پیچش مخرب در عملگرهای پلیمر یونی فلزی با شبیهسازی کوپلهی الکتروشیمیایی–مکانیکی | ||
| مکانیک سازه ها و شاره ها | ||
| دوره 15، شماره 6، بهمن و اسفند 1405، صفحه 491-507 اصل مقاله (2.21 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله مستقل | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22044/jsfm.2026.16539.3998 | ||
| نویسندگان | ||
| رضا پورعینی1؛ حمید سلیمانی مهر* 2؛ نوید سیدکاظم ویلیانی3؛ علی عبدالهی4 | ||
| 1گروه مهندسی مکانیک، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران | ||
| 21. مرکز تحقیقات نوین خودرو 2. گروه مهندسی مکانیک، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران | ||
| 3گروه مهندسی مکانیک، واحد ابهر، دانشگاه آزاد اسلامی، ابهر، ایران | ||
| 4مرکز تحقیقات نوین خودرو، گروه مهندسی مکانیک، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| در این مقاله یک چارچوب چندفیزیکی برای تحلیل و کاهش پیچش در عملگرهای کامپوزیت پلیمر یونی-فلزی (IPMC) ارائه گردید که در آن همزمان اثرات ویسکوالاستیک و الکتروفعال ماده در نظر گرفته شده است. معادلات حاکم ابتدا بر اساس نظریه تیر اویلر–برنولی و بر اساس اصل کمینهسازی انرژی استخراج شده و سپس با اتصال به روابط الکتروشیمیایی نرنست–پلانک–پواسون، ممان پیچشی ناشی از انتقال یونها تحت میدان الکتریکی تعیین گردید. بهمنظور لحاظکردن نرمشدگی ماده، مدولهای مکانیکی به صورت مدلهای ترکیبی وابسته به زمان و میدان الکتریکی تعریف شدند. شبیهسازی عددی نشان میدهد که در ولتاژ ۵ ولت و ضخامت ۱ میلیمتر، مدول برشی در حدود ۱۰ ثانیه تقریبا تا ۸۵% افت میکند؛ اما با لایههای سخت عرضی و تحریک طولی متقارن، ممان پیچشی به کمتر از ۵ % مقدار اولیه رسیده و زاویه پیچش عملاً حذف میشود. تحلیل پایداری با معرفی یک شاخص انجام شد که اثر زمان، شدت میدان و قید مرزی را همزمان بر پایداری نشان میدهد. نتایج عددی بیانگر آن است که کاهش مدولها در گذر زمان و با افزایش ولتاژ، مقاومت برشی و خمشی ماده را کاهش داده و انرژی ویسکوز افزایش مییابد؛ با این حال، اعمال شرط مرزی در لبهها موجب سرکوب پیچش حتی در شرایط نرمشدگی شدید میشود. تحلیل حساسیت هندسه نیز نشان داد تغییر طول و عرض اثر محدودی بر انرژی ویسکوز دارد، اما نقش شرط مرزی در کنترل پیچش بسیار تعیینکننده است. | ||
| کلیدواژهها | ||
| عملگرهای پلیمر یونی-فلزی؛ روش انرژی؛ معادله نرنست-پلانک؛ معادله پواسون؛ پیچش | ||
|
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 67 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 74 |
||
