پاسخ زماني ورق ساندويچ حلقوي ساخته شده از مواد مدرج تابعي تركيب شده با لايه هاي پيزوالكتريك

Transient response of annular sandwich plate with functional graded core combined with piezoelectric layers

در اين پژوهش به بررسي پاسخ زماني ساندويچ ورق حلقوي متقارن كه داراي هسته تشكيل شده از مواد تابعي و لايه‌هاي پيزوالكتريك است، پرداخته مي‌شود. ورق ساندويچي به طور همزمان تحت بارگذاري نيروي مكانيكي هارمونيك و ولتاژ الكتريكي خارجي است. براساس مدل تابع تواني، فرض شده است كه خواص مواد بكار رفته در هسته در جهت ضخامت هسته متغير مي باشد. همچنين براي بيان ميدان جابجايي، به دليل ضخيم بودن هسته مركزي ساخته شده از مواد تابعي، از تئوري برشي مرتبه سوم كه اثرات نيروهاي برشي را درنظر مي‌گيرد استفاده شده است. در ادامه با استفاده از اصل هميلتون معادلات ساختاري بر حسب ترم‌هاي جابجايي بدست آمده و با استفاده از روش عددي تفاضلات مربعي حل شده است. نهايتا پاسخ زماني برحسب تغييرات پارامترهاي موثر مثل شعاع داخلي، ايندكس تابع تواني، ضخامت هسته و ولتاژ خارجي مورد ارزيابي قرار گرفته است. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه با افزايش شعاع داخلي دامنه نوسانات در بازه زماني مورد نظر كاهش مي‌يابد. بعلاوه با افزايش پارامتر ايندكس تابع تواني، دامنه پاسخ زماني افزايش مي‌يابد. همچنين با افزايش ايندكس تابع تواني پاسخ ورق به يك مجانب ميل مي‌كند كه نشان دهنده هسته كاملا فلزي مي‌باشد. به علاوه افزايش ولتاژ اعمالي مي‌تواند دامنه ورق را نسبت به حالت نامي به صورت خطي افزايش دهد. در نهايت مشاهده مي‌گردد كه با اعمال ولتاژ الكتريكي خارجي به خوبي مي‌توان دامنه پاسخ زماني را كاهش داد و از اين مزيت در كنترل سيستم‌هاي ارتعاشي استفاده كرد.

In this study, the transient response of the symmetric annular sandwich plate, with functionally graded core and piezoelectric layers, is investigated. It is also assumed that the sandwich plate is under external harmonic force and electrical voltage. Based on the power function model, it is assumed that the properties of the core material vary in the direction of the core thickness. To express the displacement field, the third order shear deformation theory is used. By use of the Hamilton principle, the structural equations are obtained in terms of displacement components and solved using the differential quadrature method. Finally, the time response is evaluated in terms of variations in effective parameters such as internal radius, power function index, core thickness and external voltage. The simulation results presented that with increasing internal radius of plate, the amplitude of the oscillations decreases in the desired time interval. In addition, by increasing the index parameter of the power function, the time response range increases. Finally, by applying external electrical voltage, the vibration amplitude of plate reduced and this advantage is used in control of vibrating systems.