FG-CNTRCビームにおける孔隙率依存波動伝播の解析 - 高次せん断変形理論を利用した整数理論

本稿では、ポーラス機能的にグレーディッド（FG）カーボンナノチューブ強化複合材料（CNTRC）ビームにおける波の分散挙動を研究・調査することを目的としています。ビームは、ポリマーマトリックス内に分散された4つのパターンの単層カーボンナノチューブ（SWCNT）で構成されています。CNTRビームの材料特性を推定するために混合則が使用されています。本研究の革新点は、マトリックス内の孔隙率分布を記述する3つの孔隙率モデルと、せん断応力およびひずみの分布を表現する新しい形状関数を持つ3変数整数高次せん断変形理論（HSDT）です。CNTRCビームの運動方程式はハミルトンの原理に基づいて導出されます。剛性行列と質量行列は、波の分散関係を表現するために調和波動伝播の一般化された解によって定式化されます。以前に発表された研究との数値比較により、この数学モデルの適用性が検証されます。本稿では、ポリマーマトリックスを通るCNTパターン、孔隙率モデル、孔隙率およびCNTの体積分率の影響を研究しています。解析結果に基づくと、孔隙率とCNTの体積分率の増加は、フェーズ速度および群速度を速くすることにつながります。さらに、CNTの体積分率、孔隙率モデル、および孔隙率の体積分率の影響は、波数が増加するにつれてより顕著になります。