Đáp ứng động của tấm auxetic fgm gia cường graphene origami trên nền đàn nhớt chịu tải trọng nổ

  • Đỗ Duy Nam

    Khoa Cơ Khí, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội, Việt Nam
  • Lê Phạm Bình

    Khoa Cơ Khí, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội, Việt Nam
  • Lê Trường Sơn

    Khoa Cơ Khí, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội, Việt Nam
Email: letruongson01@gmail.com
Từ khóa: Tấm auxetic, phân cấp chức năng, phần tử tứ giác, Quasi-3D

Tóm tắt

Mục tiêu của nghiên cứu này là ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method-FEM) để phân tích các đặc trưng dao động và phản ứng động của tấm auxetic phân cấp chức năng (FG) được gia cường graphene origami (GOri), sau đây gọi là tấm FG-GOEAM, đặt trên nền đàn hồi nhớt (Visco-elastic Foundation – VEF) và có xét đến ảnh hưởng của trường nhiệt. Tấm FG-GOEAM được mô hình hóa dưới dạng kết cấu nhiều lớp, trong đó hàm lượng GOri thay đổi theo chiều dày của tấm. Các phương trình vi phân chi phối của hệ được thiết lập dựa trên nguyên lý Hamilton, trong đó mô tả đầy đủ tương tác cơ–nhiệt giữa tấm và nền đàn hồi nhớt. Sau khi kiểm chứng độ chính xác và tính hội tụ của mô hình số, một loạt các ví dụ tính toán được tiến hành nhằm khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ khối lượng GOri, mô hình phân bố GOri, nhiệt độ, điều kiện biên, độ cứng của nền, cũng như mức độ gấp nếp của graphene origami đến đặc tính dao động tự do và phản ứng động của tấm dưới tác dụng tải trọng xung (blast load – BL)

Tài liệu tham khảo

[1]. Y. Li, A review on functionally graded materials and structures via additive manufacturing: From multi-scale design to versatile functional properties, Advanced Materials Technologies, 5 (2020). https://doi.org/10.1002/admt.201900981
[2]. T.T. Nguyen, T.H. Nguyen, T.T. Tran, Q.-H. Pham, A new finite element procedure for the dynamic analysis of BDFGS plates located on pasternak foundation subjected to the moving oscillator load, Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Mechanical Engineering, 48 (2024) 1263-1281. https://doi.org/10.1007/s40997-023-00710-5
[3]. I.M. El-Galy, B.I. Saleh, M.H. Ahmed, Functionally graded materials classifications and development trends from industrial point of view, SN Applied Sciences 1 (2019) 1378. https://doi.org/10.1007/s42452-019-1413-4
[4]. C.H. Thai, A.J.M. Ferreira, P. Phung-Van, Size-dependent free vibration analysis of multilayer functionally graded GPLRC microplates based on modified strain gradient theory, Composites Part B: Engineering, 169 (2019) 174-188. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.02.048
[5]. M.M. Abdel-Mottaleb, A. Mohamed, S.A. Karim, T.A. Osman, A. Khattab, Preparation, characterization, and mechanical properties of polyacrylonitrile/graphene oxide nanofibers, Mechanics of Advanced Materials and Structures, 27 (2020) 346-351. https://doi.org/10.1080/15376494.2018.1473535
[6]. I. Baghdali, Analysis of the impact of the viscoelastic foundation on bending and vibration of FG porous nanoplates within integral higher-order shear deformation theory, Physical Mesomechanics, 28 (2025) 245-262. https://doi.org/10.1134/S1029959924601313
[7]. C. Luo, C.Z. Han, X.Y. Zhang, X.G. Zhang, X. Ren, Y.M. Xie, Design, manufacturing and applications of auxetic tubular structures: A review, Thin-Walled Structures, 163 (2021) 107682.
[8]. Q.T. Deng, Z.C. Yang, Effect of Poisson’s ratio on functionally graded cellular structures, Materials Express, 6 (2016) 461-472. https://doi.org/10.1016/j.tws.2021.107682
[9]. M.H. Samadzadeh, M. Arefi, A. Loghman, Static bending analysis of pressurized cylindrical shell made of graphene origami auxetic metamaterials based on higher-order shear deformation theory, Heliyon, 10 (2024) e36319. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e36319
[10]. M. Schenk, S.D. Guest, Geometry of Miura-folded metamaterials, Proceedings of the National Academy of Sciences, 110 (2013) 3276-3281. https://doi.org/10.1073/pnas.1217998110
[11]. S. Zhao, Y. Zhang, Y. Zhang, J. Yang, S. Kitipornchai, Graphene origami-enabled auxetic metallic metamaterials: An atomistic insight, International Journal of Mechanical Sciences, 212 (2021) 106814. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2021.106814
[12]. S.A. Mohamed, M.A. Eltaher, N. Mohamed, R. Abo-Bakr, Nonlinear post-buckling stability of graphene origami-enabled auxetic metamaterials plates, Computer Modeling in Engineering and Sciences, 143 (2025) 515-538. https://doi.org/10.32604/cmes.2025.061897
[13]. B. Karami, M.H. Ghayesh, Wave propagation characteristics of quasi-3D graphene origami-enabled auxetic metamaterial plates, International Journal of Engineering Science, 207 (2025) 104185. https://doi.org/10.1016/j.ijengsci.2024.104185
[14]. J. An, Bending and buckling analysis of functionally graded graphene origami metamaterial irregular plates using generalized finite difference method, Results in Physics, 53 (2023) 106945. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2023.106945
[15]. E. Zhang, Y. Chen, E.A. Nasr, Dynamic responses of functionally graded origami-enabled auxetic metamaterial sector plates induced by mechanical shock: Application of an innovative machine learning algorithm, Mechanics of Advanced Materials and Structures, 31 (2024) 9387-9409. https://doi.org/10.1080/15376494.2023.2271922
[16]. W. Chen, Z. Tang, Y. Liao, L. Peng, A six-variable quasi-3D isogeometric approach for free vibration of functionally graded graphene origami-enabled auxetic metamaterial plates submerged in a fluid medium, Applied Mathematics and Mechanics, 46 (2025) 157-176. https://doi.org/10.1007/s10483-025-3207-6
[17]. N.L. Chi Hai, N.T. Hoang, N.V. Huong Binh, Dynamic response analysis of FG-GOEAM plates resting on elastic foundations in thermal environments, Mechanics Based Design of Structures and Machines, (2025) 1-25. https://doi.org/10.1080/15397734.2025.2532734
[18]. O.Z.S. Ong, M.H. Ghayesh, N. Fantuzzi, K.K. Żur, Free vibration analysis of functionally graded carbon nanotubes reinforced double plates, Mechanics Based Design of Structures and Machines, 52 (2024) 4211-4240. https://doi.org/10.1080/15397734.2024.2307392
[19]. O.Z.S. Ong, M.H. Ghayesh, Dynamic behaviour of carbon-nanotube reinforced functionally graded double-arch systems, International Journal of Engineering Science, 196 (2024) 104024. https://doi.org/10.1016/j.ijengsci.2024.104024
[20]. O.Z.S. Ong, M.H. Ghayesh, D. Losic, M. Amabili, Coupled dynamics of double beams reinforced with bidirectional functionally graded carbon nanotubes, Engineering Analysis with Boundary Elements, 143 (2022) 263-282. https://doi.org/10.1016/j.enganabound.2022.06.023
[21]. W. Zeng, G.R. Liu, Smoothed finite element methods (S-FEM): An overview and recent developments, Archives of Computational Methods in Engineering, 25 (2018) 397-435. https://doi.org/10.1007/s11831-016-9202-3
[22]. M. Khiloun, A.A. Bousahla, A. Kaci, A. Bessaim, A. Tounsi, S.R. Mahmoud, Analytical modeling of bending and vibration of thick advanced composite plates using a four-variable quasi-3D HSDT, Engineering Computations, 36 (2020) 807-821. https://doi.org/10.1007/s00366-019-00732-1
[23]. S. Zhao, Y. Zhang, Y. Zhang, W. Zhang, J. Yang, S. Kitipornchai, Genetic programming-assisted micromechanical models of graphene origami-enabled metal metamaterials, Acta Materialia, 228 (2022) 117791. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2022.117791
[24]. M.A. Alazwari, A.M. Zenkour, A quasi-3D refined theory for the vibration of functionally graded plates resting on visco-Winkler-Pasternak foundations, Mathematics, 10 (2022) 716. https://doi.org/10.3390/math10050716
[25]. A.M. Zenkour, Benchmark trigonometric and three-dimensional elasticity solutions for an exponentially graded thick rectangular plate, Archive of Applied Mechanics, 77 (2007) 197-214. https://doi.org/10.1007/s00419-006-0084-y
[26]. M. Amabili, Nonlinear vibrations and stability of shells and plates, Cambridge University, Press2008. https://doi.org/10.1017/CBO9780511619694
[27]. J.N. Reddy, Mechanics of laminated composite plates and shells: theory and analysis, CRC Press2003. https://doi.org/10.1201/b12409
[28]. L. Fryba, Vibration of solids and structures under moving loads, Springer, 2013.
[29]. M. Arefi, E. Mohammad-Rezaei Bidgoli, R. Dimitri, F. Tornabene, Free vibrations of functionally graded polymer composite nanoplates reinforced with graphene nanoplatelets, Aerospace Science and Technology, 81 (2018) 108-117. https://doi.org/10.1016/j.ast.2018.07.036

Tải xuống

Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
27/01/2026
Nhận bài sửa
26/03/2026
Chấp nhận đăng
18/05/2026
Xuất bản
15/06/2026
Chuyên mục
Công trình khoa học