تحلیل رفتار دینامیکی پوسته استوانه ای مرکب چندلایه با حلقه های پیزوالکتریک موضعی به روش لایه مجزا و بررسی عملکرد حسگری و محرکی

استفاده از حلقه های پیزوالکتریک به جای لایه سرتاسری در پوسته های مرکب چندلایه، موجب کاهش وزن، هزینه های ساخت و بهره برداری می گردد. برای تحلیل پوسته های مرکب با لایه های پیزوالکتریک پیوسته معمولا از روش های تحلیلی دقیق و فرمولبندی الاستیسیته استفاده می شود، اما در مواردی که لایه پیزوالکتریک به صورت موضعی (حلقه یا وصله) باشد، رویکرد های مذکور قابلیت کاربرد ندارند. در این تحقیق بمنظور افزایش دقت تحلیل رفتار دینامیکی پوسته استوانه ای چند لایه با حلقه های پیزوالکتریک از روش عددی اجزای محدود لایه مجزا (CLW) استفاده می گردد. این روش کاهش خطای قابل توجهی در محاسبه جابجایی و تنش (۴ تا ۷ درصد) در مقایسه با روش تقریبی (تئوری لایه معادل) و حداکثر خطای ۶ درصدی در فرکانس طبیعی پوسته ضخیم نسبت به حل دقیق نشان می دهد استوانه با تکیه گاه ساده و مجهز به حلقه های پیزوالکتریک، تحت انواع بارگذاری استاتیکی و دینامیکی قرار می گیرد. فرمول بندی دارای جفت شده گی کامل است و به طور همزمان قادر به مدلسازی عملکرد دوگانه حسگری و عملگری حلقه می باشد. معادلات حاکم سه بعدی از طریق تئوری لایه مجزا به معادلات دیفرانسیل دو بعدی تقلیل می یابد و معادلات حاصل با استفاده از المان محدود در جهت محوری حل می شوند. مثال های عددی برای پوسته چند لایه با حلقه های پیزوالکتریک ارائه می گردد. مقایسه نتایج عددی با داده های مسائل مشابه در ادبیات فن، نشان از دقت و کارایی بالای روش حاضر دارد.

کلیدواژه ها:

پیزوالکتریک ، محرک ، حسگر ، پوسته مرکب ، نظریه لایه مجزا ، روش اجزای محدود