تحقیق در مورد تحلیل ورقهای مرکب پیزوالکتریک با استفاده از تئوری لایه ای به روش اجزاء محدود

اختصاصی از فی گوو تحقیق در مورد تحلیل ورقهای مرکب پیزوالکتریک با استفاده از تئوری لایه ای به روش اجزاء محدود دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه9

فهرست مطالب

تحلیل ورقهای مرکب پیزوالکتریک با استفاده از تئوری لایه ای به روش اجزاء محدود

علیرضا ستوده                                                                                      علی نویدمقدم

استادیار،گروه مکانیک دانشگاه فردوسی مشهد                                                        دانشجوی کارشناسی ارشد مکانیک (طراحی کاربردی)        

                      E-mail:  [e-mail]                             E-mail : [e-mail]

چکیده

در این مقاله فرمول بندی کلی اجزاء محدود با استفاده از تئوری لایه ای برای تحلیل ورقهای مرکب با لایه های پیزوالکتریک بکار گرفته شده است. این تحقیق تغییر مکانهای کوچک، رفتار الاستیک خطی، توابع مختلف درون یاب در جهتهای مختلف صفحه و همچنین تغییرات ضخامت را نشان می دهد. در ضمن این روش مقایسه ای را بین تئوری های لایه ای با ضخامتهای مختلف انجام می دهد.

کلمات کلیدی: تئوری لایه ای1، مواد پیزوالکتریک2، روش اجزاء محدود3، ورقهای مرکب4

1- مقدمه

اخیراً استفاده از مواد پیزوالکتریک در ساختارهای هوشمند رشد قابل ملاحظه ای داشته است. مواد پیزوالکتریک دارای خاصیت جفت شدگی5 و هماهنگی قوی بین پاسخ مکانیکی و الکتریکی هستند[1].

وقتی که این مواد تحت تنش کششی، فشاری یا نیروی برشی قرار می گیرند، یک ولتاژ الکتریکی در آنها بوجود می آید. که به عنوان تاثیر مستقیم پیزوالکتریک شناخته می شود.

لذا دارای کاربردهای مختلفی در علوم مهندسی از جمله هوا فضا، شیمی، عمران، الکترونیک و مکانیک و... می باشند[2]. همچنین می توان به عنوان سنسور برای اندازه گیری مقادیر فیزیکی از جمله کرنش در ساختارهای متفاوت و پیش بینی خرابی از آنها استفاده کرد. از مواد پیزوالکتریک می توان به عنوان محرک در کنترل ارتعاشات نیز استفاده نمود[3].

اولین بار یونانیان باستان متوجه خاصیت الکتریکی بویژه شارژ استاتیکی در مواد خاص در هنگام سایش آنها به یکدیگر شدند[4]. استفاده های نخستین از مواد پیزوالکتریک به سال 1880 بر می گردد زمانی که برادران کوری اثر مستقیم مواد پیزوالکتریک را کشف کردند[5].

[1]

ویت در سال 1894 متوجه رابطه بین ساختار مواد و تاثیرات پیزوالکتریک شد. بدین صورت که یک ولتاژ در مواد پیزوالکتریک باعث تغییرات هندسی در آنها می شود .که امروزه به نام تاثیرات معکوس پیزوالکتریک شناخته می شود[6].

مواد بسیاری از جمله نمک راشل6 ،کوارتز7،باریم8 و کهربای اصل9 خواص پیزوالکتریک را از خود نشان می دهند. در اوایل سال 1918 لنگ اوین از مواد پیزوالکتریک برای ساخت سونار10در جنگ جهانی دوم استفاده کرد. همچنین در دهه 1960 بشر متوجه خاصیت پیزوالکتریک در استخوان و ماهیچه انسان شدند.

باید توجه داشت که خواص مکانیکی ورقهای مرکب در جهت عرضی ناپیوسته است و این گونه سازه ها در برابر تنش های برشی و عمودی عرضی بسیار تغییر شکل پذیر می باشند. به علت وجود خواص مکانیکی مختلف در جهات و لایه های متفاوت، صفحه در حالت کلی ناهمگن بوده و به همین دلیل تا به حال تئوری های متعددی برای مدل- سازی خصوصیات موادی و رفتار سینماتیکی آنها ارائه شده است. این تئوری ها به طور کلی شامل تئوری های مبنی بر توزیع میدان تنش11 و توزیع میدان تغییر مکان12 می باشند. تئوری های مبنی بر توزیع میدان تنش کاربرد چندانی در تحلیل صفحات ندارند، زیرا بسط مدل اجزاء محدود آنها دشوار می باشد و اغلب از تئوری های مبنی بر توزیع میدان تغییر مکان در جهت ضخامت، استفاده می شود.

1. Layerwise Theory or LWT
2. Piezoelectirc Material
3. Finite Element Method
4. Laminated Composite
5. Coupling
6. Rochelle Salt
7. Quartz
8. Barium
9. Tourmaline
10. دستگاه کاشف زیر دریایی بوسیله امواج صوتی
11. Stress-based Theories
12. Displacement-based Theories