تحلیل غیرخطی هندسی پوسته ی متقارن محوری چندلایه با لایه ی پیزوالکتریک گسترده

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 professor

2 دانشگاه فردوسی

چکیده

ماده ی پیزوالکتریک به دلیل داشتن ویژگی‌های مکانیکی و الکتریکی مورد توجه پژوهشگران زیادی قرار دارد. در 50 سال اخیر، کاربرد این گونه ماده ها برای به فرمان درآوردن شکل، کاهش نوسان و کنترل فعال سازه ‌ها رو به افزایش بوده است. دو ویژگی اصلی این ماده ی هوشمند، اثر مستقیم و وارون می‌باشند که تبدیلی بین کارمایه‌های الکتریکی و مکانیکی هستند. در این پژوهش، کارهای وابسته‌ی پیشنیان به طور گسترده و دقیقی مطالعه می شود. آشکار خواهد شد، اثر پژوهشی درباره‌ی رفتار پوسته‌های متقارن چندلایه‌ی هوشمند، و بویژه تحلیل غیرخطی هندسی آن‌ها، با استفاده از میدان تغییرمکان مرتبه‌ی بالا کم است. ازاین رو، این مقاله به کاربرد میدان تغییرمکان مرتبه‌ی بالا در تحلیل ایستای پوسته‌ی متقارن با لایه‌ی پیزوالکتریک می پردازد.با رابطه‌سازی پیشنهادی و بهره‌جویی از فرآیند نیوتن-رافسون، تحلیل پوسته های مختلف انجام می‌پذیرد. رابطه‌سازی پیشنهادی وبرنامه رایانه ای نویسندگان برای تحلیل مساله‌ها‌ی مختلف به کار می‌رود. برای ثابت نمودن درستی تحلیل ناخطی این اثر و افزایش دقت به سبب به کار بردن میدان تغییرمکان مرتبه‌ی بالا، پاسخ‌های نویسندگان با نتیجه‌های دیگرپژوهشگران مقایسه خواهد شد.

کلیدواژه‌ها


[1] Piefort V (2001), Finite element modeling of piezoelectric active structures, Active laboratory of the Université libre de bruxelles. Thesis for degree of doctor in applied sciences.

[2] Cady WG (1964) Piezoelectricity- an introduction to the theory and applications of electomechanical phenomena in crystals. New York: Dover Publications.

[3] Parton VZ, Kudryavtsev BA (1988) Electromagnetoelasticity. New York: Gordon and Breach.

[4] Allik H, Hughes TJR (1970) Finite element method for piezoelectric vibration. Int J Number Methods Eng 2: 151–7.

[5] Rajapakse RKND, Zhou Y (1997) Stress analysis of piezoceramic cylinder. Smart Mater Structure 6: 169–177.

 [6] Kapuria S, Sengupta S,Dumir PC (1997) Three-dimentional solution for simply-supported piezoelectric cylindrical shell for axisymmetric laod. Comput Methods Appl Mech Eng 140: 139–55.

[7] Heyliger PR (1997) A note on the static behavior of simply-supported laminated piezoelectric cylinders. Int J Solids Struct 34: 3781–94.

[8] Mitchell JA, Reddy JN (1995) A refined hybrid plate theory for composite laminates with piezoelectric laminate. Int J Solids Struct 32: 2345–67.

[9] Pinto correia IF, Mota Soares CM, Mota Soares CA, Herskovits J (2002) Active control of axisymmetric shells with piezoelectric layers: a mixed laminated theory with a high order displacement field. Comput Struct 80: 2265–75.

[10] Ha SK, Keilers C, Chung FK (1992) Finite element analysis of composite structures containing distributed piezoceramic sensors and actuators. AIAA J 30: 772–80.

[11] Taciroglu E, Liu CW, Dong SB, Chun CK (2004) Analysis of laminated piezoelectric circular cylinders under axisymmetric mechanical and electrical loads with a semi-analytic finite element method. Int J Solids Struct 41: 5185–208.

[12] Faria AR, Almeida SFM (1998) Axisymmetric actuation of composite cylindrical thin shells with piezoelectric rings. Smart Mater Struct 7: 843–850.

[13] Liu JH, Surana KS (1995) Piecewise hierarchical p-version axisymmetric shell element for geometrically nonlinear behavior of laminated composites. Comput Struct 55: 67–84.

[14] Oliver J, Oñate E (1986) A total lagrangian formulation for the geometrically nonlinear analysis of structures using finite elements. Part II: arches, frames and axisymmetric shells. Numerical Methods in Engineering 23: 253–274.

[15] Ziyaeifar M, Elwi AE (1996) Degenerated plate-shell elements with refined transverse shear strains. Comput and Struct 60: 428–460.

[16] Simões Moita JM, Correia IFP, Mota Soares CM, Mota Soares CA (2004) Active control of adaptive laminated structures with bonded piezoelectric sensors and actuators. Comput and Struct 82: 1349–1358.

[17] Pinto correia IF, Martins PG, Mota Soares CM, Mota Soares CA, Herskovits J (2006) Modelling and optimization  of laminated adaptive shells of revolution. Compos Struct 75: 49–59.

[18] Simões Moita JM, Mota Soares CM, Mota Soares CA (2002) Geometrically non-linear analysis of composite structures with integrated piezoelectric sensors and actuators. Compos Struct 57: 253–261.

 [19] Sung Yi, Shih Fu Ling, Ming Ying (2000) Large deformation finite element analysis of composite structures integrated with piezoelectric sensors and actuators. Finite elements in analysis and design 35: 1–15.

[20] Dumir PC, Joshi S, Dube GP (2001) Geometrically nonlinear axisymmetric analysis of thick laminated annular plate using FSDT. Composites:Part B 32: 1–10.

[21] Santos H, Mota Soares CM, Mota Soares CA, Reddy JN (2008) A finite element model for the analysis of 3D axisymmetric laminated shells with piezoelectric sensors and actuators: Bending and free vibrations. Computers and structures 86: 940–947.

[22] Santos H, Mota Soares CM, Mota Soares CA, Reddy JN (2005) A semi-analytical finite element model for the analysis of laminated 3D axisymmetric shells:bending, free vibration and buckling. Composite structures 71: 273–281.