آنالیز دینامیکی غیرخطی پوسته ی استوانه ای با لایه های پیزوالکتریک

در این پایان نامه، آنالیز دینامیکی پوسته ی استوانه ای پوشیده شده با لایه های پیزوالکتریک در حالت الاستیسیته ی سه بعدی و تحت تاثیر بارهای مکانیکی، گرمایی و الکتریکی انجام شده است. پوسته ی مرکزی همسانگرد بوده و خواص مواد آن، به غیر از ضریب پوآسون که ثابت است، در جهت شعاعی مدرج تابعی فرض می شوند. هم چنین لایه های پیزوالکتریک دارای خواص ارتوتروپیک و ثابت هستند. به منظور محاسبه ی نتایج عددی میدان های تنش، جابجایی، الکتریکی و گرمایی، معادلات جزیی حاکم در دامنه های فضایی و زمانی با استفاده از دو روش کوادریچر تفاضلی، یعنی روش های کوادریچر تفاضلی چندجمله ای و فوریه و روش تفاضل محدود گسسته سازی می شوند. جواب های به دست آمده به کمک روش ارایه شده در حالت های استاتیکی و دینامیکی با حل دقیق و حل روش اجزای محدود مقایسه شده اند که سازگاری مناسبی را نشان داده اند. در این پایان نامه تاثیرات شاخص مدرج تابعی، گرادیان دمایی، شرایط مرزی، ضخامت لایه های پیزوالکتریک و تحریک الکتریکی بر میدان های تنش، جابجایی، الکتریکی و گرمایی ارایه می شود. با استفاده از ماده ی مدرج تابعی می توان پاسخ های سیستم کوپل پیزوالکتریک را بهینه نمود. به دلیل استفاده از ماده با خواص مدرج تابعی، منحنی دمایی در راستای ضخامت توزیع غیرخطی دارد. میدان های تنش، جابجایی و الکتریکی وابستگی شدیدی به بار حرارتی داشته و مقادیر آن ها از نظر اندازه با افزایش گرادیان حرارتی افزایش می یابند. هم چنین به ازای بارهای حرارتی مختلف، پوسته در نقطه ی مشخصی در راستای شعاعی مقادیر یکسانی را برای تنش های محیطی و محوری متحمل می شود. نوع تکیه گاه پوسته در دو انتها تاثیر بسزایی روی توزیع خروجی ها دارد و می توان بسته به کاربرد پوسته با انتخاب تکیه گاه مناسب مقادیر جابجایی یا تنش را کمینه نمود یا پتانسیل الکتریکی مورد نظر را تولید نمود. لایه های پیزوالکتریک نقش مهمی در سیستم های کوپل مکانیکی-الکتریکی داشته و با تغییر ضخامت یا تحریک الکتریکی اعمالی بر آن ها می توان پاسخ ها را کنترل نمود.