تحليل استوانه تابعي پيزوالكتريك تحت ميدان هاي دو بعدي الكتروترمومكانيك

Analysis of FGPM cylinder subjected to two dimensional electro thermo mechanical fields

در اين مقاله يك استوانه پيزوالكتريك از جنس مواد تابعي تحت ميدان هاي دو بعدي الكتريكي، حرارتي و مكانيكي تحليل مي شود. تمام ويژگي هاي مواد به جز ضريب پواسون به صورت تواني در جداره استوانه تغيير مي كنند. حل تحليلي به كمك استخراج معادلات ناوير و با استفاده از سري هاي فوريه و روش جدا سازي متغير ها انجام مي گيرد. در ادامه با در نظر گرفتن شرايط مرزي نتايج حاصل از يك نمونه تحليل استوانه تابعي هوشمند ارايه شده است. نتايج نشان مي دهند انديس مناسب توان براي مواد مي تواند بر طراحي استوانه و پاسخ مطلوب آن به عنوان حس گر يا عملگر تاثير به سزايي داشته باشد. ايده اصلي اين مقاله استفاده از سري فوريه براي تحليل ميدان هاي حاكم بر مساله است كه به كمك آن مي توان هر نوع شرايط مرزي پيچيده و ساده دو بعدي يا يك بعدي را براي مساله درنظر گرفت و تحليل كرد.

This paper presents an analytical solution for a FGPM hollow cylinder subjected to two dimensional electro thermo mechanical fields. All material properties except the Poisson’s ratio are assumed to be varied with power low function along the thickness of cylinder. For analytical solution, using Fourier series expansions with separate variable method, the Navier’s equations are solved. Then, with special boundary conditions, the results for a FGPM cylinder are presented. The results show the proper power index has a significant influence on electro thermo mechanical response of cylinder as a sensor or actuators. The main idea in this paper is using the Fourier series to solve the equations that caused this method be suitable for considering any complicated and simply conditions for problem.