استفاده از تئوری کلاسیک صفحات در تحلیل ارتعاشات صفحه تابعی دایروی کوپل شده با لایه های پیزوالکتریک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری دانشکده مهندسی مکانیک پردیس دانشکده های فنی دانشگاه تهران

2 دانشیار دانشکده مکانیک پردیس دانشکده های فنی دانشگاه تهران:

چکیده

تحلیل ارتعاشی صفحات دایروی نازک از جنس مواد تابعی (FGM) کوپل شده با لایه های پیزوالکتریک براساس تئوری صفحات کرشهف ارائه شده است. مشخصات صفحه تابعی مطابق تابع توانی از جزء حجمی مواد تشکیل دهنده در راستای ضخامت صفحه و میدان پتانسیل الکتریکی با یک تابع درجه دو طوری مدل شده است که معادله ماکسول برآورده شود. معادلات دیفرانسیل حرکت برای اولین بار به صورت تحلیلی برای صفحه دایروی با تکیه گاه گیردار حل شده است. درستی روش تحلیلی ارائه شده از طریق مقایسه نتایج با تحقیقات مشابه و نیز با نتایج روش المان محدود سه بعدی تایید شده است. در مطالعات عددی تاکید اصلی، بررسی اثر تغییر شاخص گرادیان صفحه تابعی بر روی ارتعاشات سازه مرکب می­باشد. پاسخهای تحلیلی و نتایج حاصل مدل ساده شده ای برای مطالعه پارامتری و درک مشخصات ارتعاشی صفحات دایروی ایزوتروپ کوپل با لایه های پیزوالکتریک ارائه می­دهد. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Vibration Analysis of Thin Circular FGM Plate Coupled with Piezoelectric Layers

نویسندگان [English]

  • Farzad Ebrahimi 1
  • Abbas Rastgo 2
چکیده [English]

Analytical investigation of the vibration behavior of thin circular functionally graded (FG) plates integrated with two uniformly distributed piezoelectric actuator layers based on the classical plate theory (CPT) is presented. The material properties of the FG substrate plate are assumed to be graded in the thickness direction according to the power-law distribution. The differential equations of motion are solved analytically for clamped edge boundary condition of the plate. The detailed mathematical derivations are presented and numerical investigations are performed while the emphasis is placed on investigating the effect of varying the gradient index of FG plate on the vibration characteristics of the structure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Functionally graded material
  • Piezoelectric
  • Circular plate
  • classical plate theory

مراجع

[1] Feldman, E.; Aboudi, J.; “Buckling analysis of functionally graded plates subjected to uniaxial loading”, Compos Struct, Vol. 38, pp.29–36, 1997.
[2] Sankar, B. V.; “An elasticity solution for functionally graded beams”, Compos. Sci.Technol.,vol. 61, pp. 689–896 , 2001.
[3] Yang, J.; Shen, H. S.; “Dynamic response of initially stressed functionally graded rectangular thin plates”, Compos Struct, vol. 54, pp. 497–508,2001.
[4] Woo, J.; Meguid, S.A.; “Nonlinear analysis of functionally graded plates and shallow shells”, Int.J. Solids Struct, vol. 38, pp. 7409–7421, 2001.
[5] Ootao, Y.; Tanigawa, Y.; “Three-dimensional transient piezo-thermo-elasticity in functionally graded rectangular plate bonded to a piezoelectric plate”, Int. J. Solids Struct., vol. 37, pp. 4377–4401, 2000.
[6] Reddy, J. N.; Cheng, Z. Q.; “Three-dimensional solutions of smart functionally graded plates”,ASME J. Appl. Mech., vol. 68, pp. 234–241, 2001.
[7] Wang, B.L.; Noda, N.;”Design of smart functionally graded thermo-piezoelectric composite structure”, Smart Mater. Struct., vol. 10,pp. 189–193, 2001.
[8] He, X. Q. ; Ng, T. Y. ; Sivashanker; S. ; Liew, K. M.; “Active control of FGM plates with integrated piezoelectric sensors and actuators”, Int. J. Solids Struct., vol. 38, pp. 1641–1655, 2001.
[9] Huang, X.L.; Shen H.S.; “Vibration and dynamic response of functionally graded plates with piezoelectric actuators in thermal environments”, J. Sound Vib., vol. 289, pp. 25–53, 2006.
[10] Reddy, J.N.; Praveen, G.N.; “Nonlinear transient thermoelastic analysis of functionally graded ceramic-metal plate”, Int. J. Solids Struct, vol. 35, pp. 4457-4476, 1998.
[11] Wetherhold, R.C.; Wang, S.; “The use of functionally graded materials to eliminate or thermal deformation”, Composite Sci Tech, vol. 56 pp. 1099-1104,1996.
[12] Brush, D.O.; Almroth, B.O.; Buckling of bars plates and shells, McGraw-Hill, 1975.
[13] Reddy, J.N.; Theory and analysis of elastic plates, Taylor and Francis, 1999.
[14] Wang, Q.; Quek, S.T.; Liu, X.; “Analysis of piezoelectric coupled circular plate”, Smart Mater Struct, vol. 10, pp. 229-39, 2001.
[15] Halliday, D.; Resniek, R.; Physics, John Wiley and Sons, 1978.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار