نام پژوهشگر: علی اکبر جندقیان
علی اکبر جندقیان علی اصغر جعفری
مواد پیزوالکتریک با شکل دایروی و نیز ترکیب لایه های پیزوالکتریک با سایر مواد، ساختارهای مهمی هستند که در سنسورها و محرک ها کاربردهای وسیعی دارند. برای حل مسائل مربوط به معادلات حاکم بر رفتار پیزوالکتریک ها و ترکیب آنها با سایر مواد راه حل های مختلفی ارائه شده و در زمینه ارتعاش آزاد این ترکیب ها، کارهای زیادی انجام شده است. بعضی با فرض ناچیز انگاشتن ضخامت ورق، معادلات حاکم را بر پایه تئوری کلاسیک ورق ها (cpt) استخراج و حل نموده اند. بعضی اثرات تغییر شکل برشی و اینرسی چرخشی را در معادلات وارد کرده و بر پایه تئوری تنش برشی مرتبه اول(mpt) به حل مسئله پرداخته اند و دیگران با استفاده از نرم افزارهای المان محدود مانند آباکوس(abaqus) و نرم افزارهای مشابه اقدام به بررسی رفتار ارتعاشی این ساختارها نموده اند. اما در زمینه ارتعاش اجباری مواد پیزوالکتریک با شکل دایروی و نیز ترکیب لایه های پیزوالکتریک با سایر مواد کارهای بسیار کمی انجام شده است. در اینجا با استفاده از روش cpt به بررسی ارتعاشات اجباری ورق های دایروی fgm (مواد تابعی) کوپل شده با لایه ی پیزوالکتریک در سطوح بالایی و پایینی آن پرداخته شده است. معادلات حاکم بر مسئله دو معادله دیفرانسیل جزئی کوپل به یکدیگر می باشند که از این معادلات و با استفاده از شرایط مرزی و الکتریکی، خیز ورق و پتانسیل الکتریکی لایه های پیزوالکتریک بدست می آیند. بارهای خارجی وارد بر سیستم، هارمونیک و پله ای و به صورت متقارن محوری می باشند. برای تابع تغییر مکان از توابع بسل استفاده شده است و پاسخ های دقیق زمانی برای بارگذاری پله ای از روش تبدیل لاپلاس بدست آمده اند. نمودارهای مربوط به خیز ورق، برای بارگذاری های هارمونیک و پله ای و برای شرایط مرزی گیردار و ساده ترسیم شده اند. همچنین برای بارگذاری هارمونیک با استفاده از روابط بدست آمده فرکانس های طبیعی سیستم محاسبه می شود. نتایج بدست آمده در این پایان نامه برای شرایط مرزی گیردار و ساده با نتایج بدست آمده از نرم افزار آباکوس و روش cpt در سایر مقالات مقایسه شده است. تاثیرات پارامترهای هندسی از قبیل نسبت ضخامت به شعاع ورق و همچنین شاخص گرادیان ماده fg (g) بر روی خیز و فرکانس های طبیعی ورق مورد بررسی قرار گرفته شده است. نتایج بررسی نشان می دهد که با افزایش پارامتر g خیز کاهش می یابد و این کاهش خیز برای پارامترهای کوچکتر g مشهودتر است و به ازای g?8 خیز ورق مستقل از g می شود. همچنین مشاهده می شود که با افزایش پارامتر g فرکانس طبیعی برای تمامی مودها کاهش می یابد و به ازای g ?7 فرکانس ورق مستقل از g می شود. همچنین می توان دریافت که با افزایش ضخامت لایه پیزوالکتریک، خیز ورق برای هر دو شرط مرزی کاهش، در حالی که فرکانس طبیعی سیستم برای تمامی مودها افزایش می یابد.