تحليل ديناميكي و ارتعاشي پوسته استوانه اي كامپوزيتي با لايه هاي پيزوالكتريك

Dynamic and Vibration Analysis of Composite Cylindrical Shell with Piezoelectric Layers

در اين مقاله، تحليل ديناميكي و ارتعاشاتي پوسته استوانه اي ساخته شده از لايه هاي گرافيت اپوكسي به همراه دو لايه ي پيزوالكتريك در دو سطح داخلي و خارجي آن پرداخته شده است. استخراج معادلات حركت بر پايه تيوري سندرز براي پوسته هاي نازك انجام شده است. معادلات حركت كه به صورت مشتق-هاي جزيي به دست مي آيند، به روش رانگ كوتاي مرتبه ي چهارم حل شده اند. ابتدا به بررسي شماري از پارامترهاي هندسي مسيله شامل ضخامت پوسته، شعاع و طول پوسته، و زاويه ي الياف در تغيير فركانس هاي اصلي پرداخته شده است. در نهايت تاثير پارامترهاي پيزوالكتريك در پاسخ ارتعاشاتي و ديناميكي پوسته هاي استوانه اي بررسي شده است.در همه ي موارد بررسي شده با افزايش نسبت L/R مشاهده مي شود كه تاثير ضرايب پيزوالكتريك افزايش يافته است. نتايج نشان مي دهد كه در ميان پارامترهاي پيزو الكتريك پارامتر C11 بيشترين تاثير را در پاسخ فركانسي دارد. تاثير ساير پارامترهاي پيزو الكتريك نيز نسبت به اين پارامتر در پاسخ فركانسي ناچيز ارزيابي شده است.

In this paper, the dynamics and vibration analysis of cylindrical shells made of graphite epoxy layers with two piezoelectric layers at both internal and external surfaces are investigated. Extraction of motion equations is based on Sanders theory for thin shells. Equations of motion, obtained by partial derivatives, are solved by fourth-order Runge–Kutta method. First, we examine a number of geometric parameters of the problem, including shell thickness, radius, length of the shell, and the angle of the fiber in the change of the fundamental frequencies. Finally, the effect of piezoelectric parameters on the vibrational and dynamic response of cylindrical shells has been investigated. In all cases investigated, with an increasing ratio of length to the radius, the effect of piezoelectric coefficients has increased. The results show that among the piezoelectric parameters, the parameter C11 has the most effect on the frequency response so that C11 has a direct relation and C12 has an inverse relationship with the natural frequency.The influence of other piezoelectric parameters has also been evaluated in relation to this parameter in frequency response is negligible.