تحلیل پوسته های استوانه ای از جنس مواد هدفمند با لایه پیزوالکتریک

با گسترش روز افزون علوم و تکنولوژی های نوین، شناخت و بکارگیری مواد هدفمند در صنایع روز به روز از اهمیت بیشتری برخوردار می شود. علاوه برکاربردهای مواد هدفمند در صنایع هوا و فضا، راکتورهای هسته ای، صنایع شیمیایی و توربین ها، این مواد به عنوان مواد منتخب در سازه های هوشمندی هستند که دارای لایه بندی های خاص از مواد مختلف به منظور نشان دادن خواص مورد نظر می باشند. یکی از مهم ترین ویژگی های سازه هوشمند توانایی تعیین وضعیت سازه و کنترل آن در هر لحظه می باشد. بنابر این حسگرها و عملگرها در این سازه نقش مهمی ایفا می کنند. از جمله مهم ترین حسگرها و عملگرها، مواد پیزوالکتریک هستند که به دلیل کوپل بودن خواص الکتریکی و مکانیکی، به طور گسترده در کنترل پاسخ سازه ها مورد استفاده واقع شده اند. در سال های اخیر استفاده همزمان از مواد هدفمند و هوشمند در سازه ها، به عنوان موضوعی جدید مطرح و تحقیقات گسترده ای بر روی آن انجام شده است. در همین راستا در این پایان نامه. پانلی هدفمند با طول محدود که لایه های پیزوالکتریک بر روی سطح خارجی و داخلی آن قرار گرفته مورد تحلیل قرار گرفته است. شرایط مرزی پانل در هر چهار طرف، تکیه گاه ساده است و پانل تحت بار دینامیکی و ولتاژ الکتریکی قرار گرفته است. روابط مورد استفاده در تحلیل، همان روابط الاستیسیته سه بعدی هستند. برای تحلیل لایه هدفمند، این لایه زیر لایه های کوچکتر و هر زیر لایه به المان هایی تقسیم می گردد. زیر لایه به صورت ایزوتروپ فرض می شود و خصوصیات هدفمند بودن به وسیله چیدمانی مناسب از زیر لایه ها در پانل چند لایه حاصل می شود. هر لایه پیزوالکتریک نیز که به صورت اورتوتروپ هست به صورت همان تک لایه در نظر گرفته شده و به المان هایی تقسیم می شود. همچنین در هر سطح تماس دو زیر لایه، شرایط پیوستگی تنش و تغییر مکان اعمال می شود. در این تحلیل، معادلات دیفرانسیل ساده تبدیل می شود. در نهایت با استفاده از روش انتگرال گلرکین و روش نیومارک معادلات حل و جواب ها در هر لحظه از زمان به دست می آید. در نهایت علاوه بر پانل هدفمند دارای دو لایه پیزوالکتریک، پوسته استوانه ای هدفمند دارای دو لایه پیزوالکتریک، پانل هدفمند پیزوالکتریک و پانل کم عمق هدفمند دارای دو لایه پیزوالکتریک مورد تحلیل فرار گرفته و نتایج صحه گذاری و مورد بررسی قرار گرفته اند.