مدلسازی و آنالیز الکترومکانیکی ورقها با لایه های پیزوالکتریک و بررسی تاثیر المانهای پیزوالکتریک بر عملکرد ورقها

رفتارسازه ها دربرابرنیروهای خارجی واردبرآنهانظیر باد،زلزله،بارزنده وهمچنین وزن خودسازه ممکن است بسیار پیچیده باشد.دربرابراین بارها،اعضای خاصی ازسازه تمایل به خمش یاکمانش دارند و دراتصالات ممکن است پدیده ی برش غالب باشد. طراحان این مسائل رادرطول سالیان گذشته موردبررسی قرارداده اند و حرفه ی طراحی را که تا گذشته ای نه چندان دور؛دور از دسترس می نمود به طور عملی قابل دسترس کرده اند.دسترسی به رایانه ها و امکان تجزیه و تحلیل رایانه ای سازه ها،طراحان را در پیش بینی رفتار سازه های پیچیده و در معرض نیروهای متعدد یاری کرد.با این وجود هنوز مباحث حل نشده ای در زمینه ی طراحی ایمن و کارا در سازه ها وجود دارد برای نمونه طراحی ایمن سازه ها در برابر زلزله از مسایلی است که هنوز هم مورد توجه بسیاری از محققان قرار دارد. شاید سازه های هوشمند بتواند درآینده از دغدغه ی طراحان در قبال ایمنی سازه ها در برابر زلزله بکاهد. سازه های هوشمند یکی از نوین ترین شاخه های مهندسی سازه و زلزله است که با تلفیق سه رشته ی کلاسیک مهندسی یعنی رشته های سازه،کنترل و کامپیوتر از ارتعاش سازه های مهندسی عمران،ناشی از تکانهای زمین لرزه می کاهد.این نوع سازه ها چیدمانی از لایه های مصالح کلاسیک غیر فعال ایزوتروپ درمیان لایه های مصالح فعال (هوشمند) ارتوتروپ همراه با سنسورها و پردازنده ی مرکزی هستند . حسگرها وظیفه مانیتور کردن به هنگام سازه ونمایش تغییرات تنش ها وکرنش ها را انجام می دهند و پردازشگر مرکزی کنترل به هنگام سازه را با استفاده از اطلاعات حسگرها انجام می دهددر این میان مصالح فعال ارتوتروپ وظیفه ی اعمال نیروی محرک در جهت کاهش ارتعاشات سازه را به عهده دارند. ویژگیهای خاص مواد پیزوالکتریک مانند پاسخ سریع،وزن کم و از همه مهمتر قابلیت استفاده از آنها در هر دو کاربرد حسگر و محرک باعث استفاده روز افزون آنها در سازه های هوشمند شده است.مصالح پیزوالکتریک بین کمیت های مکانیکی تنش و کرنش و کمیت های الکترونیکی شدت میدان الکتریکی و شار مغناطیسی رابطه ای یک به یک برقرار می کند یعنی با ایجاد کرنش مکانیکی در مصالح پیزوالکتریک جریان الکتریکی در آنها برقرار می شود( خاصیت حسگر بودن این مواد ) و با اعمال میدان الکتریکی بر این مصالح در آنها کرنش ایجاد می شود(خاصیت محرک بودن این مواد)، در این تحقیق ابتدا مقدماتی راجع به بررسی سلامت سازه در سازه های هوشمند و آشنایی کلی با مواد پیزو الکتریک و رفتار آنها ذکر شده است. سپس روابط حاکم بر پیزوالکتریک ها بیان شده است. در ادامه تحلیلی دقیق از مسایل صفحات با المانهای پیزوالکتریسیته ارائه شده است و این نتایج با نرم افزارهای عددی abaqus و ansys مقایسه گردیده که نتایج قابل قبولی در بر داشته است.