تحقیق در مورد تحليل ورقهای مرکب پیزوالکتریک با استفاده از تئوري لايه ای به روش اجزاء محدود 9 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..docx) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 9 صفحه

 قسمتی از متن word (..docx) : 
 

‏سمينار کارشناسي ارشد مهندسي مکانيک
‏دانشگاه آزاد اسلامي واحد مشهد
‏تحليل ورقهای مرکب پیزوالکتریک ‏با‏ ‏استفاده از تئوري لايه ای به روش اجزا‏ء‏ محدو‏د
‏چکيده
‏در ‏اين مقاله ‏فرمول بندی کلی اجزاء محدود‏ با استفاده از تئوری لایه ای برای تحلیل ورقهای مرکب با لایه های پیزوالکتریک بکار گرفته شده است.‏ ‏این ‏تحقیق‏ تغییر مکانهای کوچک،‏ ‏رفتار الاستیک خطی، توابع مختلف درون یاب در جهتهای مختلف صفحه‏ و همچ‏نین تغییرات ضخامت را نشان می دهد.‏ در ضمن این روش ‏مقایسه ای را بین تئوری های لایه ای‏ ‏با ضخامتهای مختلف انجام می دهد.
‏کلمات کليدي‏: تئوري لايه اي‏1‏،‏ مواد‏ ‏پیزوالکتریک‏2‏، ‏روش اجزا‏ء‏ محدود‏3‏، ‏ورقهای مرکب‏4
‏1- ‏مقدمه
‏اخیراً استفاده از مواد پیزوالکتریک در ساختارهای هوشمند رشد قابل ملاحظه ای داشته است.‏ ‏مواد پیزوالکتریک دارای‏ خاصیت جفت شدگی5‏ و هماهنگی قوی بین پاسخ‏ ‏مکانیکی و الکتریکی هستند‏[1‏]‏.‏
‏وقتی که این مواد تحت تنش ک‏ش‏شی،‏ ‏فشاری یا ‏نیروی برشی قرار می گیرند‏،‏ ‏یک ولتاژ الکتریکی در آنها بوجود می آید.‏ ‏که به عنوان تاثیر مستقیم پیزوالکتریک شناخته می شود‏.
‏لذا دارای کاربردهای مختلفی در علوم مهندسی از جمله هوا فضا،‏ ‏شیمی،‏ ‏عمران،‏ ‏الکترونیک و مکانیک و... می باشند‏[2‏]‏. ‏همچنین می توان به عنوان سنسور برای اندازه گیری مقادیر فیزیکی از جمله کرنش در ساختارهای متفاوت‏ و ‏پیش بینی خرابی ‏از‏ آنها‏ ‏استفاده کرد‏. از مواد پیزوالکتریک می توان به عنوان محرک در کنترل ارتعاشات نیز استفاده نمود‏[3‏]‏.
‏اولین بار یونانیان باستان متوجه خاصیت الکتریکی بویژه شارژ استاتیکی در مواد خاص در هنگام سایش آنها به یکدیگر شدند‏[4]‏.‏ استفاده های نخستین از مواد پیزوالکتریک به سال 1880 بر می گردد زمانی که برادران کوری اثر مستقیم مواد پیزوالکتریک را کشف کردن‏د[5].
Layerwise Theory or LWT
Piezoelectirc Material
Finite Element Method
Laminated Composite
Coupling
Rochelle Salt
Quartz
Barium
Tourmaline
‏دستگاه کاشف زیر دریایی بوسیله امواج صوتی
Stress-based Theories
Displacement-based Theories
‏ویت د‏ر سال 1894 ‏متوجه رابطه بین ساختار مواد و تاثیرات پیزوالکتریک شد. بدین صورت که یک ولتاژ در مواد پیزوالکتریک باعث تغییرات هندسی در آنها می شود .‏که امروزه به نام تاثیرات‏ معکوس پیزوالکتریک شناخته می شود[6]‏.
‏مواد بسیاری از جمله‏ نمک راشل‏6‏ ،کوارتز‏7‏،باریم‏8‏ و کهربای ‏اصل‏9‏ خواص پیزوالکتریک‏ را ‏از خود نشان می دهند. ‏در اوایل سال 1918 ‏لنگ او‏ی‏ن‏ ‏از مواد پیزوالکتریک برای ساخت سونار10‏در جنگ جهانی دوم استفاده کرد. ‏همچنین در دهه 1960 بشر متوجه خاصیت پیزوالکتریک در استخوان و ماهیچه انسان شدند.
‏ب‏ايد توجه‏ داشت‏ که‏ خواص مکانيکي ‏ور‏ق‏ه‏اي ‏مرکب ‏در جهت عرضي‏ ناپيوسته‏ است و اين‏ ‏گونه سازه ها در برابر تنش هاي برشي و عمودي عرضي بسيار تغيير شکل پذير مي باشند. ‏به علت وجود خواص مکانيکي مختلف در‏ ‏جهات و لايه هاي متفاوت، صفحه در حالت کلي ناهمگن بوده و به همين دليل‏ تا به حال تئوري هاي متعددي براي مدل‏-‏ سازي خصوصيات موادي ‏و ‏رفتار سينماتيکي آنها ارائه شده است. اين تئوري ها به ‏طور‏ ‏کلي شامل ‏تئوري هاي مبني بر توزيع ‏ميدان ‏تنش11‏ ‏و‏ توزيع ميدان تغيير مکان12‏ ‏مي باشند.‏ تئوري هاي مبني بر توزيع ‏ميدان ‏تنش‏ ‏کاربرد چنداني در تحليل صفحات ندارند‏،‏ زيرا بسط مدل اجزا‏ء‏ محدود آن‏ها‏ دشوار مي باشد و اغلب از ‏تئوري هاي مبني بر توزيع ‏ميدان تغيير مکان‏ ‏در‏ جهت ‏ضخامت، استفاده مي شو‏د. تئوري هاي مبني بر توزيع ‏ميدان تغيير مکان‏ نيز به دو دسته ‏تئوري هاي تک لايه معادل‏ و ‏تئوري هاي لايه‏ اي تقسيم مي شوند‏.
‏تحليل صفحات کامپوزيتي بر‏ ‏اساس يکي از روش‏ ‏هاي زير است:
‏1‏-1‏) ‏تئوري هاي تک لايه معادل1‏ (دو بعدي)‏:
‏1‏—‏1-‏1) تئوري ‏کلاسيک صفحات چند‏ ‏لايه
‏1-‏2-‏2) ‏تئوري هاي تغيير شکل برشي صفحات چند‏ ‏لايه
‏1-2‏) ‏تئوري سه بعدي الاستيسيته‏:
‏1‏-‏2‏-1‏) ‏فرمول بندي سنتي سه بعدي الاستيسيته
‏1‏-‏2-‏2) ‏تئوري هاي لايه اي
‏1-3‏) ‏روش هاي دو بعدي و سه بعدي مدل چندگانه‏ ‏(روش ‏اجزاء‏ محدود)
‏ت‏ئوري هاي تک لايه معادل از تئوري سه بعدي الاستيسيته ب‏ا ‏ايجاد فرضيات مناسب درباره سينماتيک تغيير شکل يا حالت تنش در راستاي ضخامت چند لايه