مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

حل تحلیلی کمانش ورقهای تابعی مدرج با لایه های پیزوالکتریک به کمک تئوری مرتبه بالای تغییر شکل برشی و عمودی

نویسندگان
دانشگاه فردوسی مشهد
چکیده
در این مقاله، کمانش ورق‌ مستطیلی چند لایه‌ای از جنس مواد مدرج تابعی و مواد همسانگرد عرضی با دو لایه پیزوالکتریک در بالا و پایین در حالت های مدار باز و مدار بسته مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات تعادل حاکم بر ورق بر پایه تئوری مرتبه بالای تغییر شکل برشی و عمودی، با استفاده از اصل حداقل انرژی پتانسیل و معادله ماکسول بدست آمده اند. در حوزه حل الکتریکی به منظور بررسی اثر لایه‌های پیزو الکتریک، معادله ماکسول به عنوان معادله مورد نیاز برای متغیرهای الکتریکی بکار برده شده است. با استفاده از معیار تعادل همسایگی، معادلات پایداری حاکم بر ورق استخراج شده اند. معادلات حاصل با فرض تکیه گاه ساده روی هر چهار لبه ورق به صورت تحلیلی حل و بارهای بحرانی کمانش منتج شده‌اند. در پایان، پس از بررسی صحت نتایج ارائه شده، نتایج عددی برای اثر پارامتر های مختلف مانند توان ماده مدرج تابعی، نسبت ضخامت به طول، ضخامت لایه های پیزو الکتریک، ضخامت ورق، حالت های مدار باز ومدار بسته، نسبت منظری، شرایط بارگذاری و نوع ماده پیزو الکتریک بر بار بحرانی کمانش با جزئیات مورد مطالعه قرار گرفته اند. نتایج حاصل در مقایسه با تئوری کلاسیک و برشی مرتبه سوم از صحت بالاتری برخوردار می باشند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Analytical solution based on higher order shear and normal deformation theory for Buckling of functionally graded plates with piezoelectric layers

نویسندگان English

Morteza Ghasemi
Abdolrahman Jaamialahmadi
ferdowsi university of mashhad
چکیده English

In this article, the buckling of multilayer rectangular thick plate made of functionally graded, transversely isotropic and piezoelectric materials in both closed and open circuit conditions are investigated. Based on the shear and normal higher-order deformation theory, the governing equilibrium equations of plate are obtained using the principle of minimum total potential energy and Maxwell’s equation. Using an analytical approach, the governing stability equations of functionally graded rectangular plates with piezoelectric layers have been presented in terms of displacement components and electric potentials. In order to obtain the stability equations, the adjacent equilibrium criterion is used. The stability equations are then solved analytically, assuming simply support boundary condition along all edges. Finally after ensuring the validation of the results, the effects of different parameters such as different loading conditions, functionally graded power law index, thickness-to-length ratio and aspect ratio, on the critical buckling loads of plates are studied in details. Furthermore, the effect of piezoelectric thickness on the plate critical buckling loads has been studied. The results present better accuracy in comparison with the classic and third order shear theories.

کلیدواژه‌ها English

Buckling analysis
Functionally Graded Material
Piezoelectric layer
Higher Order shear and normal deformation theory