تحليل غيرخطي هندسي پوسته ي متقارن محوري چندلايه با لايه ي پيزوالكتريك گسترده

Geometrically Nonlinear Analysis of Axisymmetric Laminated Shell with Distributed Piezoelectric Layer

در اين پژوهش، كارهاي وابسته ي پيشنيان درباره روش هاي تحليل و بررسي رفتار خطي و غيرخطي پوسته هاي با تقارن محوري، چند لايه و مواد هوشمند به طور گسترده و دقيقي مورد مطالعه قرار گرفته است. با وجود انجام كارهاي فراوان، نويسندگان دريافتند كه اثر پژوهشي درباره ي رفتار پوسته هاي با تقارن محوري چندلايه ي هوشمند، و به ويژه تحليل غيرخطي هندسي آن ها، با استفاده از نگره ي تغييرشكل برشي مرتبه ي بالا كم است. اين مقاله به تحليل غيرخطي پوسته هاي با تقارن محوري چندلايه با لايه ي پيزوالكتريك گسترده مي پردازد. از دو گونه ي تابع هاي شكل مرتبه ي بالا براي تقريب بهتركرنش برشي در راستاي ضخامت بهره جويي مي شود. دو درجه ي آزادي به جز يك بعدي پوسته ي دگرگون افزوده خواهد شد تا پاسخ دقيق تر به دست آيد. رابطه سازي لاگرانژي به همراه فرآيند نيوتن رافسون به كار مي رود. درستي اين شيوه تحليل غيرخطي با حل چند مساله ي عددي آشكار مي شود. پاسخ هاي نويسندگان نشان مي دهند كه روش پيشنهادي كارا است و نتيجه هاي دقيقتري از پيش را در اختيار مي گذارد.

An extensive review on the topic of linear and nonlinear behavior of axisymmetric shells, laminated composites and smart materials is done by the authors. It is evident from the open literature that only a few studies on the geometrically nonlinear analysis of smart axisymmetric laminated shells by using higher-order shear deformation theory have been performed to the best of the authorsʹ knowledge. In this paper, geometrically nonlinear analysis of axisymmetric laminated shell with the piezoelectric layer is presented. Two types of higher-order shape functions are used to approximate better the transverse shear strain field across the thickness direction. To obtain more accurate solution, two degrees of freedom are added to the degenerated one-dimensional shell element. Total Lagrangian formulations along with Newton-Raphson technique are employed. The validity of this geometrically nonlinear method is illustrated through some numerical examples. The results not only demonstrate the effectiveness of the proposed approach, but also indicate much more precise than what has been shown before.