پاسخ زمانی ورق ساندویچ حلقوی ساخته شده از مواد مدرج تابعی ترکیب شده با لایه های پیزوالکتریک

Abstract

در این پژوهش به بررسی پاسخ زمانی ساندویچ ورق حلقوی متقارن که دارای هسته تشکیل شده از مواد تابعی و لایه‌های پیزوالکتریک است، پرداخته می‌شود. ورق ساندویچی به طور همزمان تحت بارگذاری نیروی مکانیکی هارمونیک و ولتاژ الکتریکی خارجی است. براساس مدل تابع توانی، فرض شده است که خواص مواد بکار رفته در هسته در جهت ضخامت هسته متغیر میباشد. همچنین برای بیان میدان جابجایی، به دلیل ضخیم بودن هسته مرکزی ساخته شده از مواد تابعی، از تئوری برشی مرتبه سوم که اثرات نیروهای برشی را درنظر می‌گیرد استفاده شده است. در ادامه با استفاده از اصل همیلتون معادلات ساختاری بر حسب ترم‌های جابجایی بدست آمده و با استفاده از روش عددی تفاضلات مربعی حل شده است. نهایتا پاسخ زمانی برحسب تغییرات پارامترهای موثر مثل شعاع داخلی، ایندکس تابع توانی، ضخامت هسته و ولتاژ خارجی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که با افزایش شعاع داخلی دامنه نوسانات در بازه زمانی مورد نظر کاهش می‌یابد. بعلاوه با افزایش پارامتر ایندکس تابع توانی، دامنه پاسخ زمانی افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش ایندکس تابع توانی پاسخ ورق به یک مجانب میل می‌کند که نشان دهنده هسته کاملا فلزی می‌باشد. به علاوه افزایش ولتاژ اعمالی می‌تواند دامنه ورق را نسبت به حالت نامی به صورت خطی افزایش دهد. در نهایت مشاهده می‌گردد که با اعمال ولتاژ الکتریکی خارجی به خوبی می‌توان دامنه پاسخ زمانی را کاهش داد و از این مزیت در کنترل سیستم‌های ارتعاشی استفاده کرد.