حل الاستیسیته سه بعدی پانل استوانه‎ای پیزوالکتریک تک‎ لایه تحت بار دینامیکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر.

2 استاد دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر.

3 استادیار دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکدههای فنی دانشگاه تهران.

چکیده

در این تحقیق، حلی نیمه تحلیلی برای پانل استوانه‌ای پیزوالکتریک پلاریزه شده در جهت ضخامت، ارتوترپ، با تکیه‌گاههای ساده و طول محدود تحت بارگذاری الکترومکانیکی دینامیکی ارائه شده است. با بسط مثلثاتی مولفه‌های جابجایی و پتانسیل الکتریکی در جهت‌های محیطی و محوری، دستگاه معادلات دیفرانسیل پاره‌ای جفت شده به دستگاه معادلات دیفرانسیل معمولی با ضرایب متغییر کاهش می‌یابد. مولفه‌های جابجایی و پتانسیل الکتریکی بصورت سری فوریه در جهت‌های محیطی و محوری بگونه‌ای انتخاب می‌گردند که شرایط تکیه‌گاهی ساده لبه‌های محوری و محیطی را برآورده نمایند. معادلات دیفرانسیل حاصل با استفاده از روش اجزاء محدود گلرکین حل می‌شوند. در این روش از تابع شکل مرتبه دوم در هر المان استفاده شده است. پاسخ دینامیکی پانل استوانه‌ای پیزوالکتریک تک لایه تحت بارگذاری دینامیکی خارجی بعنوان مثال عددی ارائه شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

A Three Dimensional Elasticity Solution of Single Layer Cylindrical Piezoelectric Panel under Dynamic Loading

نویسندگان [English]

  • mohammad reza Sedighi 1
  • Mahmoud Shakeri 2
  • alireza Daneshmehr 3
چکیده [English]

This research presents a semi-analytical solution of finitely long, simply supported, orthotropic and radially polarized piezoelectric shell panel under dynamic electro-mechanical loading. The highly coupled partial differential equations set are reduced to ordinary differential equation set with variable coefficients by the trigonometric function expansion of displacement and electric potential in circumferential and axial directions. The displacement components and electric potential are expanded in appropriate trigonometric Fourier series in circumferential and axial coordinate to satisfy the boundary conditions at the simply supported circumferential and axial edges. The resulting ordinary differential equations are solved by Galerkin finite element method. In this procedure, a quadratic shape function is used for each element. Numerical example is provided for dynamic response of a single layer piezoelectric cylindrical panel under dynamic external loading.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Piezoelectric
  • Cylindrical panel with finite length
  • Dynamic loading

مراجع

[1] Crawley, F. E.; “Intelligent structures for aerospace: a technology overview and assessment”, AIAA J. vol.32: 1689-1700, 1994.
[2] Dumir, P. C.; Dube, G. P.; Kapuria, S.; “Exact piezoelastic solution of simply supported orthotropic circular cylindrical panel in cylindrical bending”, Int. J. Solids Structure.vol.34 (6): 685-702, 1997.
[3] Chen, C. Q.; Shen, Y. P.; “Piezothermoelasticity analysis for a cylindrical shell under the state of axisymmetric deformation”, Int. J. Engng Sci.Vol.34 (14):1585-600, 1996.
[4] Shakeri, M.; Sedighi, M. R.; Daneshmehr, A. R.;“Three dimensional elasticity solution of single layer piezoelectric panel”, vol. 8(2): 26-41, 2008.
[5] Shakeri, M.; Alibiglu, A.; Eslami, M. R.; “Elasticity solution for thick laminated anisotropic cylindrical panels under dynamic load”, J. Mech. Eng. Sci. (ImechE), vol.216 Part C, PP.315-324,2002.
[6] Shakeri, M., Daneshmehr, A. R. and Alibiglu, A.; “Elasticity solution for thick laminated shell panel with piezoelectric layer”, EASEC-9 Conf., Bali,Indonesia, 2003.
[7] Wu X. H.; Shen, Y. P. and Chen, C. Q.; “An exact solution for functionally graded piezothermoelastic cylindrical shell as sensors or actuators”,Materials Letters vol.57 :3532-3542, 2003.
[8] Ren, J. G.; “Exact solution for laminated cylindrical shells in cylindrical bending”, Comp.Sci. Tech. vol.29 :196-187, 1987.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار