مطالعه رفتار الکترو ترمو مکانیکی پوسته های پیزوالکتریک با استفاده از تحلیل هم هندسه

در این پژوهش با استفاده از تحلیل هم هندسه رفتار الکترومکانیکی پوسته های کامپوزیتی پیزوالکتریک بررسی شده است. روش های تولید شکل های هندسی مانند نربز و اسپلاین ها، اساس روش تحلیل هم هندسه است. در روش هم هندسه، برخلاف روش اجزای محدود، برای تولید مدل محاسباتی و نیز تقریب فضای حل از توابع پایه یکسان استفاده می شود. در این مقاله برای تحلیل سازه پوسته ای کامپوزیتی از نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول میندلین رایزنر استفاده شده است که در آن هر نقطه کنترلی دارای پنج درجه آزادی، شامل سه درجه آزادی تغییر مکانی و دو درجه آزادی چرخشی، است. برای مدلسازی میدان الکتریکی تغییرات پتانسیل الکتریکی در راستای ضخامت لایه های پیزوالکتریک خطی فرض شده است. کار انجام شده با حل چند مثال مختلف معتبرسازی شده است. برای پوسته بام اسکوردلیس لو مقدار جابه جایی در نقطه میانی لبه آزاد با خطای 0/066 درصد از مقدار دقیق آن و برای پوسته یک سر گیر دار بیشترین مقدار خطا در جابه جایی نقطه میانی لبه آزاد آن، 0/039 درصد، به دست آمده است. در مثال های بعد، هدف رسیدن به تغییر شکل دلخواه پوسته با اعمال ولتاژ است. نخست، با افزایش ولتاژ اعمالی به یک پوسته چندلایه، تحت بار گسترده، تغییر شکل برون صفحه ای آن صفر شده است. سپس برای بررسی کنترل اعوجاج گرمایی، پوسته های کامپوزیتی متقارن و پادمتقارن در معرض گرادیان دما قرار گرفته اند. با اعمال ولتاژ با قطبیت های یکسان یا مخالف، پیچش یا خمش حرارتی یا هر دو در پوسته جبران شده است.