طراحی بهینه ی پوسته ی استوانه ای هدفمند با لایه ی پیزوالکتریک تحت بار متحرک

در این پژوهش به ارائه ی روشی برای تعیین توزیع بهینه ی درصد حجمی مواد در یک پوسته ی استوانه ای هدفمند با لایه ی پیزوالکتریک خارجی با هدف تنیده کردن سازه پرداخته شده است. بدین منظور، با ترکیب تئوری مرتبه اول برشی و معادله ی ماکسول با اصل همیلتون، معادلات حاکم استخراج شده و با استفاده از روابط کرنش-جابه جایی و تنش-کرنش، توزیع تنش دینامیک در پوسته به دست آمده است. تحلیل دینامیکی به علت وجود بار متحرک ضروری است چراکه جابه جایی ها، کرنش ها و تنش های دینامیک در مقایسه با مقادیر استاتیک قابل توجه اند. اثرات دینامیکی ناشی از حرکت بار در افزایش تنش ها، از طریق حل وابسته به زمان مسئله درنظر گرفته شده است و لذا پاسخ سازه و در نهایت توزیع تنش به صورت تابع زمان به دست آمده اند. در ادامه روشی برای بهینه سازی تدوین شده است که در آن به جای استفاده از توابع پیش فرض برای درصد حجمی مواد که محدودیت هایی از نظر تولید و نیز بررسی رفتار مکانیکی و بهینه سازی آنها اعمال می کنند، از تعدادی نقاط کنترلی در راستای ضخامت پوسته استفاده شده که درصد حجمی مواد در این نقاط به عنوان متغیر معرفی شده اند که در بین آنها با استفاده از روش میان یابی با توابع هرمیت درصد حجمی مواد پیش بینی شده است. برای انجام بهینه سازی، مقدار درصد حجمی مواد در این نقاط و همچنین ضخامت لایه ی هدفمند به عنوان متغیرهای بهینه سازی معرفی شده اند. بهینه سازی با استفاده از الگوریتم ژنتیکی انجام گرفته است. نتایج بهینه سازی کارایی روش پیشنهادی را نشان می دهد. مزیت عمده ی این روش انعطاف پذیری آن در تعیین توزیع درصد حجمی مواد هدفمند در دیواره ی سازه است.