آنالیز انتشار امواج طولی در مواد گرادیان ترکیبی با استفاده از روش المان موج

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی مرند، دانشگاه تبریز

10.22034/ceej.2025.62180.2366

چکیده

این مقاله به بررسی پدیده پیچیده انتشار امواج طولی در مواد گرادیان ترکیبی (FGM) می‌پردازد. برخلاف مواد همگن سنتی که خواص ثابتی در سراسر ساختار خود دارند، مواد FGM تغییرات پیوسته‌ای در خواص خود در سراسر ساختارشان نشان می‌دهند. این ناهمگنی ذاتی، چالش‌های منحصر به فردی را برای تحلیل رفتار انتشار امواج ایجاد می‌کند. این مطالعه از روش المان موج که یک تکنیک عددی قدرتمند و رایج برای حل مسائل دینامیکی در سازه‌های پیچیده است، استفاده می‌کند. این روش با در نظر گرفتن تغییرات تدریجی خواص ماده در طول میله، امکان تحلیل مؤثر انتشار امواج در FGM را فراهم می‌کند. نتایج به دست آمده، تفاوت‌های قابل توجهی را در انتشار امواج بین مواد FGM و مواد همگن نشان می‌دهد. در مواد FGM، ویژگی‌های موج مانند سرعت، طول موج و دامنه، به طور پیوسته در طول ماده تغییر می‌کنند. این رفتار متمایز را می‌توان مستقیماً به ناهمگنی خواص ماده در FGM نسبت داد. این یافته، اهمیت در نظر گرفتن تغییرات خواص ماده را در مقایسه با مواد همگن، هنگام تحلیل انتشار امواج در FGM برجسته می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Analysis of Longitudinal Wave Propagation in Functionally Graded Materials (FGMs) Using Wave Element Method

نویسندگان [English]

  • Mohsen Mirzajani
  • Kambiz Falsafian
Department of Civil Engineering, Marand Technical Faculty, University of Tabriz, Tabriz 5166616471, Iran
چکیده [English]

This paper investigates the complex phenomenon of longitudinal wave propagation in functionally graded materials (FGMs). Unlike traditional homogeneous materials with constant properties, FGMs exhibit a continuous variation in properties across their structure. This inherent inhomogeneity presents unique challenges for analyzing wave propagation behavior. The study employs the wave element method, a powerful numerical technique commonly used for solving dynamic problems in complex structures. This method allows for the effective analysis of wave propagation in FGMs by incorporating the gradual variations in material properties along the length of the rod. The obtained results reveal significant differences in wave propagation between FGMs and homogeneous materials. In FGMs, wave characteristics like velocity, wavelength, and amplitude continuously vary along the material. This distinct behavior can be directly attributed to the inhomogeneity of material properties within the FGM. This finding underscores the importance of considering material property variations when analyzing wave propagation in FGMs compared to their homogeneous counterparts.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wave propagation
  • functionally graded materials
  • wave element method
  • inhomogeneity
  • material properties