تحلیل استاتیکی و دینامیکی پوسته استوانه ای پیزوالکتریک

مواد پیزوالکتریک به دلیل کوپل بودن خواصّ مکانیکی و الکتریکی در آنها، در آینده بهترین انتخاب برای استفاده در سازه های مکانیکی هوشمند هستند. این امر به این دلیل است که مابین خواص مکانیکی و خواص الکتریکی مواد پیزوالکتریک جفت شدگی وجود دارد. مواد پیزوالکتریک موادی هستند با خواصّی منحصر به فرد، که علاوه بر مورد ذکر شده، سبک وزنی و شکل پذیری را نیز می توان به آن افزود. مواد پیزوالکتریک به طور جانبی متقارن در نظر گرفته میشوند. سازه های سیلندری پیزوالکتریک توپر و توخالی دارای کاربردهای فراوانی هستند. بررسی و استفاده مواد پیزوالکتریک می تواند از جمله مسائل پرکاربرد علمی و عملی در حوزه علوم مهندسی مکانیک، مهندسی مواد(الکتروسرامیک) و مهندسی الکترونیک مدنظر قرارگیرد. به دلیل پتانسیلی که دراستفاده از مواد پیزوالکتریک وجود دارد، در دهه های اخیرتلاشهای وسیعی در رابطه با موادی به نام مواد هوشمند انجام گرفته شده است. تفاوت چنین موادی با مواد معمولی در وجود خاصیّتی است که امکان حس کردن و تحریک کردن توسط خود مادّه را فراهم می کند. در کاربردهائی به عنوان حسگر، به طور مکانیکی پتانسیل الکتریکی در آنها القاء می شود (اثر مستقیم پیزوالکتریک) و در کاربردهائی به عنوان محرک، تغییر شکلها را می توان به کمک پتانسیل الکتریکی مقتضی (اثر معکوس پیزوالکتریک) کنترل نمود. کار حاضر تحقیقی است بر روی پوسته استوانه ای مرکب پیزوالکتریک. پوسته فوق با طول محدود و در مرحله اول تحت فشار ثابت و در مرحله بعد تحت فشار متحرک قرار می گیرد. جهت مدل کردن این پوسته از روش اجزاء محدود در فضا استفاده شده و روش نیومارک برای تقریب زمانی مسئله بکار برده شده است. رفتار استاتیکی و فرکانسهای طبیعی پوسته فوق مورد بررسی قرار گرفته است و همچنین رفتار دینامیکی پوسته در برابر بارهای ثابت و متناوب متحرک با سرعت ثابت و بارهای ثابت متحرک با شتاب ثابت مورد مطالعه قرار گرفته است. تاثیراتی را که نوع ماده پیزوالکتریک، نسبت ضخامت ماده پیزوالکتریک به ضخامت کل سیلندر استوانه ای، شعاع، ضخامت و طول پوسته استوانه ای مرکب پیزوالکتریک می تواند بر رفتار استاتیکی و دینامیکی و همچنین فرکانسهای طبیعی بگذارد مورد مطالعه قرار گرفته است.