تحلیل الکترومکانیک استوانه چرخان ساخته شده از مواد پیزوالکتریک مدرج تابعی به کمک تئوری تغییر شکل برشی مرتبه بالا: حسگر و عملگر

در این مقاله بر مبنای تئوری تغییر شکل برشی مرتبه‌ی بالا، معادلات الکتروالاستیک حاکم بر استوانه‌های جدار ضخیم متقارن محوری ساخته شده از مواد ناهمگن مدرج تابعی در حالت کلّی استخراج شده است. جابجایی‌ها، تنش‌ها و پتانسیل الکتریکی برای استوانه با دو سر بسته‌ی مقید، به صورت تحلیلی بدست آمده است. این راهکار منجر به تعریف فرمولاسیون جدید برای تحلیل پوسته‌های جدار ضخیم بر پایه تئوری تغییر شکل برشی شده است. در این بررسی تمامی خواص الکترومکانیک در راستای شعاعی به صورت تابع توانی فرض شده است. بمنظور بررسی صحت نتایج، جابجایی شعاعی، پتانسیل الکتریکی و تنش شعاعی استوانه‌ی جدار ضخیم همگن با تئوری الاستیسیته‌ی مستوی مقایسه و شباهت‌ها نشان داده شده است. به منظور بررسی تأثیر افزایش مرتبه تئوری تغییر شکل برشی بر مقادیر جابجایی‌ها، تنش‌ها و پتانسیل الکتریکی، مقایسه‌ای بین نتایج حاصل از تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول و سوم صورت گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که استفاده از تقریب مرتبه بالا برای تحلیل الکتروالاستیک پوسته‌های استوانه‌ای ساخته شده از مواد پیزوالکتریک مدرج تابعی ضروری است. در انتها با بهره‌گیری از روش ارائه شده، تأثیر بارگذاری‌های الکتریکی و مکانیکی بر رفتار تنش‌ها، جابجایی‌ها و توزیع پتانسیل الکتریکی استوانه بررسی شده است.