توسعه روش اغتشاشات- هوموتوپی به منظور بررسی ارتعاشات غیرخطی تیر مدرج تابعی متخلخل تحت بارگذاری خارجی

در مقاله حاضر، ارتعاشات غیرخطی عرضی با دامنه بزرگ تیر مدرج تابعی متخلخل واقع بر بستر وینکلر تحت بارگذاری خارجی به صورت تحلیلی مورد مطالعه قرار داده می شود. خواص تیر مدرج تابعی متخلخل مطابق با قانون توانی به طور پیوسته در سطح مقطع تیر تغییر می کند. معادله دیفرانسیل حاکم بر حرکت تیر اولر- برنولی با بکارگیری اصل هامیلتون و با فرض غیرخطینگی ون کارمن به دست می آید. با اعمال روش گالرکین و با درنظر گرفتن شرایط مرزی دو سر گیردار غیرمتحرک، همچنین با فرض بار خارجی یکنواخت خارجی، معادله دیفرانسیل با مشتقات جزیی، تبدیل به معادله دیفرانسیل معمولی می شود. به دلیل بزرگ بودن ضریب جمله غیرخطی و نیز به دلیل ناهمگن بودن معادله غیرخطی حاصل، روش های کلاسیک اغتشاشات قادر به حل مساله نمی-باشند. به منظور حل، روش اغتشاشات- هوموتوپی اصلاح شده، توسعه داده می شود. در ادامه برای صحه گذاری، نتایج پاسخ زمانی به دست آمده از روش اغتشاشات- هوموتوپی توسعه یافته با نتایج عددی به ازای دامنه ها و فرکانس-های تحریک مختلف، مقایسه می-شود. همچنین نتایج به دست آمده برای مقدار افزایش فرکانس غیرخطی تیر مدرج تابعی متخلخل دوسرگیردار با روش حاضر و روش-های موجود در ادبیات فن مورد مقایسه قرار می گیرد. مقایسه نتایج نشان می-دهد که روش ارایه شده از دقت بسیار خوبی برخوردار است. در نهایت، منحنی های پاسخ فرکانسی تیر به ازای مقادیر مختلف شاخص توانی کسر حجمی و نیز کسر حجمی تخلخل، ارایه شده و مورد بررسی قرار می گیرد.