تحلیل تیر از جنس ماده هدفمند با لایه پیوسته و ناپیوسته پیزوالکتریک تحت بار دینامیکی

اخیرا مواد هدفمند بصورت گسترده ای در کاربردهای مهندسی مختلف مانند الکترونیک، شیمی، اپتیک، پزشکی و ... استفاده می شوند. به دلیل وجود نداشتن مرز قابل تمیز در مواد هدفمند، هیچ تنش داخلی در اثر بارهای خارجی اعمال شده بر این مواد بوجود نمی آید و بنابراین شکست بر اثر تمرکز تنش از بین می رود. به دلیل خواص مستقیم و غیرمستقیم منحصر به فرد پیزوالکتریک، مواد پیزوالکتریک به صورت وسیعی به عنوان سنسور و محرک، مانند بسیاری از مواد هوشمند، برای کنترل و ... کاربرد دارند. با افزایش کاربرد لایه های پیزوالکتریک در ساختارهای هوشمند مختلف تحقیقات بسیاری بر روی این مواد انجام شده است، که در این پروژه نیز از این مواد استفاده شده است. در این پروژه ابتدا از روش الاستیسیته برای تحلیل تیر هدفمند با لایه های پیزوالکتریک و تکیه گاه ساده، تحت بار دینامیکی استفاده شده است. در این روش معادلات حاصل از تحلیل الاستیسیته در نهایت با روش های عددی و المان محدود حل خواهند شد معادلات بدست آمده ابتدا در جهات طولی و عرضی توسط توابع متعامد مثلثاتی بسط داده می شوند تا معادلات جزیی به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل شوند. برای حل این معادلات از روش المان محدود گلرکین استفاده می شود. در قسمت بعدی از روش المان محدود لایه مجزا استفاده می شود. در تئوری لایه مجزا عمومی با معرفی یک سری تقریب های تکه ای پیوسته در راستای ضخامت، برای هر متغیر حالت شامل جابجایی داخل صفحه، جابجایی عرضی و پتانسیل الکتریکی، فرمول بندی می شود در این روش می توان تیر هدفمند با لایه های ناپیوسته پیزوالکتریک را تحلیل نمود. نتایج عددی برای هر دو روش ارائه شده است در نهایت نتایج با تحقیقات قبلی مقایسه شده است.