پاسخ زمانی ورق ساندویچ حلقوی ساخته شده از مواد مدرج تابعی ترکیب شده با لایه های پیزوالکتریک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مکانیک، پردیس دانشگاهی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

2 استاد، گروه دینامیک و کنترل، دانشکده مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

3 استادیار، گروه دینامیک و کنترل، دانشکده مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

10.22060/mej.2019.15617.6172

چکیده

در این پژوهش به بررسی پاسخ زمانی ساندویچ ورق حلقوی متقارن که دارای هسته تشکیل شده از مواد تابعی و لایه‌های پیزوالکتریک است، پرداخته می‌شود. ورق ساندویچی به طور همزمان تحت بارگذاری نیروی مکانیکی هارمونیک و ولتاژ الکتریکی خارجی است. براساس مدل تابع توانی، فرض شده است که خواص مواد بکار رفته در هسته در جهت ضخامت هسته متغیر میباشد. همچنین برای بیان میدان جابجایی، به دلیل ضخیم بودن هسته مرکزی ساخته شده از مواد تابعی، از تئوری برشی مرتبه سوم که اثرات نیروهای برشی را درنظر می‌گیرد استفاده شده است. در ادامه با استفاده از اصل همیلتون معادلات ساختاری بر حسب ترم‌های جابجایی بدست آمده و با استفاده از روش عددی تفاضلات مربعی حل شده است. نهایتا پاسخ زمانی برحسب تغییرات پارامترهای موثر مثل شعاع داخلی، ایندکس تابع توانی، ضخامت هسته و ولتاژ خارجی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که با افزایش شعاع داخلی دامنه نوسانات در بازه زمانی مورد نظر کاهش می‌یابد. بعلاوه با افزایش پارامتر ایندکس تابع توانی، دامنه پاسخ زمانی افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش ایندکس تابع توانی پاسخ ورق به یک مجانب میل می‌کند که نشان دهنده هسته کاملا فلزی می‌باشد. به علاوه افزایش ولتاژ اعمالی می‌تواند دامنه ورق را نسبت به حالت نامی به صورت خطی افزایش دهد. در نهایت مشاهده می‌گردد که با اعمال ولتاژ الکتریکی خارجی به خوبی می‌توان دامنه پاسخ زمانی را کاهش داد و از این مزیت در کنترل سیستم‌های ارتعاشی استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Transient response of annular sandwich plate with functional graded core combined with piezoelectric layers

نویسندگان [English]

  • habib arabi 1
  • Ahmad Bagheri 2
  • Gholamreza Zarepour 3
1 Department of Mechanic , University Campus 2, University of Guilan, Rasht, Iran
2 professor, Department of Dynamic-Control , Faculty of Mechanic, University of Guilan, Rasht, Iran
3 assistant professor, Department of Dynamic-Control , Faculty of Mechanic, University of Guilan, Rasht, Iran
چکیده [English]

In this study, the transient response of the symmetric annular sandwich plate, with functionally graded core and piezoelectric layers, is investigated. It is also assumed that the sandwich plate is under external harmonic force and electrical voltage. Based on the power function model, it is assumed that the properties of the core material vary in the direction of the core thickness. To express the displacement field, the third order shear deformation theory is used. By use of the Hamilton principle, the structural equations are obtained in terms of displacement components and solved using the differential quadrature method. Finally, the time response is evaluated in terms of variations in effective parameters such as internal radius, power function index, core thickness and external voltage. The simulation results presented that with increasing internal radius of plate, the amplitude of the oscillations decreases in the desired time interval. In addition, by increasing the index parameter of the power function, the time response range increases. Finally, by applying external electrical voltage, the vibration amplitude of plate reduced and this advantage is used in control of vibrating systems.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Transient time response
  • annular sandwich plate
  • functional graded material
  • piezoelectric layers
  • Differential quadrature method