Hadipour Behambari, Khadijeh and Pilafkan, Reza (2017) Investigating the thermal environment effects on free vibration of functionally graded skew plates with piezoelectric actuators using a meshfree method. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.
|
Text (بررسی اثرات محیط حرارتی روی ارتعاش آزاد صفحات اریب هدفمند با محرک پیزوالکتریک به روش بدون المان)
Khadijeh Hadipour Behambari.pdf Download (519kB) | Preview |
Abstract
In this study, free vibration analysis of FGM plate with piezoelectric layers in thermal environment is presented on the basis of the first-order shear deformation plate theory and a meshless method with radial point interpolation. Using this numerical method, the field variable is interpolated by nodes scattered in the mid-plate of the problem domain. As no relation between nodes exists, they can be scattered arbitrarily. The plate is made of a functionally graded material consisted of two different phases of metal and ceramic. In the piezoelectric FGM plates, the properties of core material are assumed to be graded through the thickness according by the power-law distribution while the electric potential is assumed to be a linear function through the thickness of each piezoelectric sub-layer. Two sets of electric boundary conditions exist for surfaces of the piezoelectric layers including: (1) a closed-circuit condition in which the electric potential is kept at zero (grounded); and (2) an open-circuit condition in which the electric potential remains free (zero electric displacements). In this work a closed-circuit electric boundary condition is adopted. Through the examinations, it is seen that with increase in volume fraction exponent and domination of the metal phase over the ceramic phase, a drop in the frequency occurs. The elevation of temperature also causes a frequency drop. However increase of the constraints of the plate increases the frequency of vibration. On the other hand, the effect of the thickness to length ratio of the FGM plate increases the frequency and increases the thickness of the piezoelectric layers firt causes a drop in the frequency and then increases it. The increase of skew angle in the constant volume fraction exponent causes increases the frequency and with increases the volume fraction exponent in constant skew angle a drop in the frequency gradually occurs.
Item Type: | Thesis (Masters) | ||||
---|---|---|---|---|---|
Persian Title: | بررسی اثرات محیط حرارتی روی ارتعاش آزاد صفحات اریب هدفمند با محرک پیزوالکتریک به روش بدون المان | ||||
Persian Abstract: | در این پژوهش، تحلیل ارتعاش آزاد صفحات هدفمند با لایههای پیزوالکتریک در محیط حرارتی براساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول و روش بدون المان میانیابی نقطهای شعاعی ارائه شده است. با استفاده از این روش عددی، متغیر میدان بوسیلهی گرههای پخش شده در صفحه میانی حوزهی مسئله میانیابی میشود و از آنجا که ارتباطی بین گرهها وجود ندارد، میتوانند به صورت کاملاً اختیاری توزیع شوند. صفحه از مواد مدرج تابعی شامل دو فاز سرامیک و فلز تشکیل شده است. در صفحه هدفمند با لایههای پیزوالکتریک، فرض بر این است که خواص مواد هسته در جهت ضخامت و براساس توزیع تابع توانی تغییر میکند. پتانسیل الکتریکی، تابعی خطی در جهت ضخامت هر یک از زیر لایههای پیزوالکتریک فرض شده است. برای سطوح لایههای پیزوالکتریک دو شرط مرزی الکتریکی وجود دارد: (1) شرط مرزی مدار بسته که در آن پتانسیل الکتریکی روی سطوح لایهها صفر در نظر گرفته شده است (اتصال به زمین). (2) شرط مرزی مدار باز که در آن جابجایی الکتریکی سطوح صفر میباشد. در کار حاضر شرایط مرزی الکتریکی، مدار بسته اتخاذ شده است. در بررسیهای انجام شده مشاهده میشود که با افزایش توان کسر حجمی و غالب شدن فاز فلزی بر سرامیک افت فرکانس اتفاق میافتد. افزایش دما نیز باعث افت فرکانس میشود. این در حالی است که افزایش قیود صفحه بر مقدار فرکانس ارتعاش میافزاید. از طرف دیگر افزایش نسبت ضخامت به طول صفحه هدفمند باعث افزایش فرکانس و با افزایش ضخامت لایههای پیزو الکتریک ابتدا شاهد کاهش فرکانس و سپس افزایش آن هستیم. با افزایش زاویه اریب در توان کسر حجمی ثابت، فرکانس افزایش مییابد و با افزایش توان کسر حجمی در یک زاویه اریب از پیش تعیین شده، فرکانس به تدریج کاهش مییابد. | ||||
Supervisor: |
|
||||
Advisor: |
|
||||
Subjects: | Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering Divisions > Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering |
||||
Divisions: | Subjects > Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering |
||||
Date Deposited: | 30 Sep 2018 10:57 | ||||
Last Modified: | 14 Oct 2018 20:19 | ||||
URI: | http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/162 |
Actions (login required)
![]() |
View Item |