تحلیل ارتعاشات مته حفاری کامپوزیتی تقویت شده با نانو لولههای کربنی

چکیده مقاله

در مقاله حاضر، به تحلیل ارتعاشات یک مته حفاری با استفاده از روش اجزا محدود پرداخته شده است. المانهای انتخاب شده از نوع تیر اویلر برنولی بوده و دارای سطح مقطع دایروی هستند. همچنین المانها دارای طول یکسانی بوده و هر گره از یک المان دارای 6 درجه آزادی می‌باشد. جنس مته، کامپوزیتی با زمینه پلیمری و تقویت شده با نانو لوله‌های کربنی است. در این تحلیل از اثرات دمپینگ صرف نظر شده، ولی اثر سفت‌شدگی ناشی از نیروی گرانش لحاظ شده است. اثرات پارامترهای مختلفی نظیر دما، نسبت شعاع داخلی به شعاع خارجی مته، درصد حجمی نانو لوله‌ها و نیز نحوه توزیع آنها در سطح مقطع مته، بر روی فرکانسهای طبیعی خمشی، محوری و پیچشی مورد بررسی قرار گرفت. ملاحظه شد که افزایش دما اثر کاهندگی بر روی فرکانسهای سیستم دارد در حالیکه با افزایش درصد حجمی نانو لوله‌های کربنی فرکانس طبیعی سیستم افزایش می‌یابد. همچنین در حالت توزیع افزایشی نانو لوله‌ها در سطح مقطع، فرکانسها بیشتر از حالت توزیع یکنواخت است. از دیگر نتایج بدست آمده در این تحقیق نیز، افزایش فرکانس خمشی سیستم با افزایش نسبت شعاع داخلی به شعاع خارجی مته می‌باشد.