---

- در این مقاله تحلیل استاتیکی تیر چند‌لایه همراه با لایۀ پیزوالکتریک به‌عنوان حسگر و همچنین بدون در نظر گرفتن لایه پیزوالکتریک، تحت تغییرشکل بزرگ به روش المان محدود و با بهره‌گیری از فرمول‌بندی ‌لاگرانژی به‌ هنگام (ال- یو- ام)۱ و اصل کار مجازی مطالعه شده است. برای تحلیل از المان چهار گرهی که در هر گره دو درجه آزادی جابه‌جایی و یک درجه آزادی الکتریکی دارد، استفاده شده است. برای نشان دادن قابلیت و کارایی روش محاسباتی و تحلیل حاضر، با استفاده از کد‌نویسی در متلب۲ نتایج با سایر تحقیقات مقایسه شده است.

---

در این تحقیق فرکانس های طبیعی ورق مستطیلی میندلین کامپوزیت شده با وصله های پیزوالکتریک به دست آمده است. شرایط مرزی تکیه گاه ساده به سازه اعمال شده و برای دستیابی به پارامترهای فرکانسی سازه از روش ریتز، بر مبنای روش مینیمم انرژی پتانسیل استفاده شده است. توابع جابجایی و تابع پتانسیل الکتریکی با استفاده از سری های مثلثاتی (توابع حل دقیق) تخمین زده شده اند و در نتیجه حل نیمه تحلیلی مسئله به دست آمده است. به منظور بررسی دقت روش به کار رفته شده نتایج حاصل برای ورق های مستطیلی ایزوتروپیک و پیزوالکتریک به طور جداگانه با نتایج حل دقیق موجود در مراجع مقایسه گشته است. همانطور که از نتایج پیداست، انطباق خوبی میان نتایج حاصل از روش حاضر با نتایج حل دقیق موجود در مراجع دیده می شود. در انتها با استفاده از این روش فرکانسهای طبیعی ورق مستطیلی ارتوتروپیک کامپوزیت شده با دو وصله پیزوالکتریک در بالا و پایین آن، به دست آمده است.

---

در این مقاله با ترکیب روش¬های دیفرانسیل کوادریچر و روش فضا¬حالت یک حل الاستیسیته برای بررسی ارتعاشات آزاد و تاثیر بستر الاستیک در یک تیر هدفمند دوجهته مقید در لایه¬های پیزوالکتریک، ارائه شده است. به این صورت که در راستای طولی تیر از روش دیفرانسیل کوادریچر و در راستای ضخامت تیر از تکنیک فضا¬حالت استفاده شده است. بستر الاستیک تیر مدل دو پارامتری یا وینکلر-پسترناک می¬باشد که دو نوع شرایط مرزی ساده-ساده و گیردار-گیردار مورد بررسی قرار گرفته، و فرض شده است که خواص تیر در راستای ضخامت و طولی آن به صورت نمایی تغییر می¬کند. و ضریب پواسون ثابت فرض شده، که تاثیرات تغییر شاخص¬های گرادیان خواص مواد و عدد موج بر روی ارتعاشات آزاد این تیر مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان داد که این روش از دقت عالی و سرعت همگرایی بالایی برخوردار است. و نیز نتایجی برای نشان دادن رفتار مکانیکی این تیرها ارائه شده است.

---

در این مقاله تحلیل پایداری دینامیکی صفحات دایروی ساخته شده از مواد پیزوالکتریک مدرج تابعی تحت بارگذاری شعاعی و میدان الکتریکی و براساس تئوری لاو-کرشهف و رابطه غیرخطی تغییر مکان-جابجایی ساندرز ارائه شده است. خواص فیزیکی، مکانیکی، پیزوالکتریک و دی الکتریک صفحه مطابق تابع توانی از جزء حجمی مواد تشکیل دهنده آن در راستای ضخامت صفحه مدل شده است. با استفاده از فرمول بندی واریاسیون ابتدا معادلات تعادل و پایداری بدست آمده و سپس معادلات حاکم ناپایداری از نوع متیو- هیل ارائه شده است. در ادامه از روش بولوتین برای بدست آوردن نواحی ناپایداری دینامیکی استفاده شده است. تاثیر عوامل مختلف همچون ضخامت صفحه و شاخص گرادیان ماده مدرج تابعی و اثر بارگذاری مکانیکی و میدان الکتریکی بر روی بار بحرانی کمانش صفحه پیزوالکتریک مدرج تابعی مورد تحقیق قرار گرفته است. نتایج حاکی از تاثیر قابل توجه خواص ماده مدرج تابعی بر روی بار بحرانی کمانش و نواحی ناپایدار و اثر ناچیز اثر پیزوالکتریک می باشد. پاسخهای تحلیلی و نتایج حاصل مدل ساده شده ای برای مطالعه پارامتری و درک مشخصات پایداری دینامیکی صفحه پیزوالکتریک مدرج تابعی ارائه می دهد.

---

پایه‌های موقعیت‌دهی نانو با سینماتیک موازی و دارای محرک پیزوالکتریک، به طور گسترده در ابزار‌های دقیق اندازه‌گیری، همچون میکروسکوپ پراب پویشی مورد استفاده قرار ‌می گیرند. یکی از عمده‌ترین نقص‌های این وسایل، حرکت کوپل شده بین محور‌های مختلف آنهاست، به این معنا که حرکت محور در یک جهت، در تداخل با حرکت محورهای دیگر قرار می گیرد و منجر به آشفتگی‌های نامطلوب می‌شود. در این پژوهش بررسی دینامیکی این سیستم به صورت تحلیلی، تجربی و آنالیز المان محدود به منظور بررسی علل عمده اثرات متقابل کوپلینگ مکانیکی، انجام شده است. تحلیل ها برای یک مدل سه بعدی انجام شده که شامل یک قسمت الاستیک متحرک در مرکز می باشد و توسط چهار مفصل به یک چارچوب ثابت متصل است. عملگرهای پیزوالکتریک مدل شده، به صورت استوانه‌ ای بین قسمت متحرک مرکزی و چارچوب ثابت جاسازی شده اند. شبیه سازی توسط نرم افزار آباکوس، برای دو ضریب اصطکاک مختلف و همچنین حالتهایی که تغییر در ماده چارچوب، ماده عملگر و هندسه پایه ایجاد شود، انجام گرفته است. در این شبیه سازی مشاهده شد که اصلی ترین دلیل در نسبت کوپلینگ چرخش پیزوالکتریک ها به علت اصطکاک بین پیزوالکتریک ها و تغییر در هندسه چارچوب است.

---

یک مدل میکرومکانیکی دوبعدی،برپایه فرضیات کرنش صفحه ای توسعه یافته برای مطالعه رفتار الکترو-الاستیک کامپوزیت های پیزوالکتریکی الیافی با پولاریزاسیون عرضی ارائه می گردد.کوچک ترین عضو تکرار شونده از کامپوزیت به عنوان المان نماینده انتخاب می شود که ۱/۴ از سطح مقطع فایبر را با ماتریسی که آن را در برگرفته به نمایش می گذارد.این کامپوزیت،حاوی الیافی بلند و موازی ازجنس موادپیزوالکتریکی با خواص ایزوتروپیک عرضی است که فرض می شود این الیاف با آرایش مربعی درون زمینه ی پلیمری با خواص ایزوتروپیک، در اتصال کامل می باشند.همچنین ماتریس از لحاظ پیزوالکتریسیته غیرفعال بوده و فرض می شود که اجزای کامپوزیت از رفتار الاستیسیته و الکتریسیته خطی تبعیت می کنند. در این پژوهش، روش عددی بدون المان گلرکین برای حل معادلات حاکم بر مسأله به کار گرفته می شود. در این روش، برای تقریب متغیر میدان از ساختار توابع شکل حداقل مربعات متحرک استفاده می گردد. مقایسه نتایج حاضر با سایر تکنیک های موجود در مقالات چاپ شده، موافقت خوبی را به نمایش می گذارد.نتایج حاکی از این موضوع است که ضریب پیزوالکتریکیe۳۱درحالت پولاریزاسیون عرضی نسبت به همان ضریب در حالت ماده پیزوخالص،بهبود قابل ملاحظه ای را نشان می دهد.بررسی ها نشان می دهدکه در حالت پولاریزاسیون عرضی،الیاف با سطح مقطع بیضوی،میزان حساسیت الکتریکی کامپوزیت را برای یک راستای خاص نسبت به نوع دایروی چندین برابر تقویت می کنند.

---

نیاز به تامین انرژی مدارهای کم‌مصرف الکترونیکی نظیر سنسورها و سیستم‌های بیسیم در سالهای اخیر مورد توجه محققان زیادی قرار گرفته است.وزن زیاد، عمر محدود باتری‌ها و همچنین مشکل تعویض آنها، دلایل اصلی برای برداشت انرژی الکتریکی از منابع انرژی محیطی می‌باشد. در میان منابع مختلف انرژی محیطی، ارتعاشات مکانیکی به دلیل در دسترس بودن رواج زیادی پیدا کرده است. از میان روش‌های گوناگون برداشت انرژی از ارتعاشات محیطی، روش پیزوالکتریک به دلیل داشتن تاثیرات مساعد کوپل الکتریکی-مکانیکی از روش‌های خوب برداشت انرژی می‌باشد. متداول‌ترین وسیله برداشت کننده انرژی از ارتعاشات، تیر یکسرگیردار با یک یا چند لایه پیزوالکتریک می باشد. در مقاله حاضر، تولید انرژی الکتریکی از ارتعاشات تیر یکسرگیردار ذوزنقه‌ای اویلر-برنولی، با یک لایه پیزوالکتریک و تحریک پایه، با استفاده از روش پارامترهای توزیع شده بررسی می‌گردد. در ابتدا، معادلات حرکت سیستم بصورت تحلیلی بدست آمده و سپس با استفاده از روش مودهای فرضی (مربوط به تیر مستطیلی)، فرکانس‌های طبیعی سیستم محاسبه شده و نمودارهای مربوط به ولتاژ، جریان و توان ارائه گردیده‌اند. جهت صحه‌گذاری بر نتایج بدست آمده، نمودارهای ولتاژ، جریان و توان برای پیکره بندی ذوزنقه ای نزدیک به پیکره بندی مستطیلی که نتایج آن در مراجع منتشر شده است، مورد مقایسه قرار می-گیرد. در ادامه، پارامترهای عملکردی برداشت کننده انرژی با پیکره بندی ذوزنقه ای، با تغییرات مقدار مقاومت مصرف کننده انرژی مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد.

---

مواد پیزوالکتریک به عنوان حسگر و عملگر در کنترل ارتعاش سازه‌ها به کار می‌روند. هندسه و مکان عملگر‌ها و حسگرهای پیزوالکتریک تاثیر بسیار زیادی بر انرژی مصرفی و عملکرد سیستم کنترلی دارد، بنابراین در این تحقیق با تعریف تابع هزینه مناسب به بهینه‌سازی طول و مکان عملگر پیزوالکتریک برای کاهش مطلوب ارتعاشات تیر یکسرگیردار با انرژی کنترلی مناسب پرداخته می‌شود. تابع هزینه، تابع درجه دوم برحسب جابجایی و نیروی کنترلی درنظر گرفته شده‌است. مدل‌سازی سیستم بر پایه تئوری تیر اویلر برنولی انجام گرفته و از اصل هامیلتون برای بدست آوردن معادلات حرکت استفاده شده‌است. در این روش، ولتاژ کنترلی لایه عملگر در معادلات شرایط مرزی سیستم ظاهر می شود که مسئله را تبدیل به مسئله مقدار ویژه با شرایط مرزی متغیر با زمان می‌کند. با تعریف توابع جابجایی خاص و همگن‌سازی شرایط مرزی ولتاژ کنترلی عملگر به صورت نیروی تحریک خارجی در معادلات حرکت سیستم ظاهر می‌گردد. کنترل‌کننده‌های بهینه رگلاتور خطی مرتبه دو و خطی مرتبه دو گاوسی در کنترل سیستم ارتعاشی مورد بررسی قرار‌گرفته‌اند و برای تخمین متغیر‌های حالت در روش خطی مرتبه دو گاوسی از تئوری فیلتر کالمن استفاده شده‌است. در شبیه‌سازی عددی با بررسی عملکرد وصله‌های بهینه‌شده با طول‌های محدود و نامحدود در مقایسه با عملکرد وصله کامل، نقش موثر تابع هدف و بهینه‌سازی در کاهش ولتاژ کنترلی اعمالی نشان داده شده‌است.

---

تعیین دقیق میدان‌های الکتروالاستیک در مواد پیزوالکتریک دارای نانوساختارهای کوانتومی به منظور تعیین رفتار و عملکرد دقیق الکترومکانیکی اینگونه مواد دارای اهمیت فراوان است. در این مقاله دستگاه معادلات دیفرانسیل پاره‌ای حاکم بر محیط پیزوالکتریک در حضور نانوساختارهای کوانتومی تشکیل داده شده و با استفاده از روش سری فوریه، راه حلی تحلیلی، کلی و جامع برای حل و بدست آوردن میدان‌های الکتروالاستیک در مواد پیزوالکتریک همسانگرد جانبی در اثر وجود نانوساختارهای کوانتومی با توزیع متناوب ارائه می‌شود. از ویژگی‌های منحصر بفرد این روش حل، درنظر گرفتن کلیه اندرکنش‌های میدان‌های الکتریکی و مکانیکی از یک سو و کلیه اندرکنش‌های میان نانوساختارها از سوی دیگر می‌باشد. نشان داده می شود که بر خلاف توزیع متناوب نقطه‌های کوانتومی، در حالت توزیع متناوب سیم‌های کوانتومی هیچگونه میدان الکتریکی و پتانسیل الکتریکی در محیط پیزوالکتریک القا نخواهد شد. به علاوه، با استفاده از این روش حل می‌توان میدان‌های الکتروالاستیک را بر اثر وجود نانوساختارهای کوانتومی با شکل‌های دلخواه تعیین نمود. مسائل متنوعی از توزیع متناوب سیم‌های کوانتومی با هندسه‌های مختلف مقاطع آن‌ها و همچنین توزیع متناوب نقطه‌های کوانتومی با هندسه‌های متداول مورد حل و بررسی قرار می‌گیرند و اثر تغییر در هندسه نانوساختارهای کوانتومی تشریح می‌شود. بر اساس نتایج بدست آمده تغییر در هندسه نانوساختارهای کوانتومی می‌تواند تا چندین برابر میدان‌های الکتروالاستیک ایجاد شده در محیط پیزوالکتریک را تحت تاثیر قرار دهد و لذا تعیین هندسه نانوساختارهای کوانتومی و متعاقبا تعیین دقیق میدان‌های الکتروالاستیک ناشی از آن‌ها از اهمیت زیادی در استفاده از این نانوساختارها در زمینه‌های مختلف تحقیقاتی و تکنولوژیکی برخوردار می‌باشد.

---

در این مقاله، تحلیل ورق پیزوالکتریک هدفمند با لایه‌های پیزوالکتریک تحت گرادیان حرارتی به روش المان محدود مورد بحث و بررسی قرارگرفته‌است. برای مدل کردن توزیع پیوسته خواص مکانیکی، الکتریکی و حرارتی در راستای ضخامت، از مدل توانی ساده استفاده‌ شده است. با در نظر گرفتن جملات حرارتی در معادلات مشخصه ماده پیزوالکتریک (جملاتی که باعث جفت‌شدگی تغییرات دما به خواص پیزوالکتریک می‌شود) و استفاده از فرضیات سینماتیکی تئوری مرتبه اول برشی ورق، معادلات مشخصه ماده پیزوالکتریک بازنویسی شده است. سپس با استفاده از اصل کار مجازی، معادلات حاکم بر یک ورق پیزوالکتریک هدفمند به‌دست‌آمده و به روش المان محدود حل‌شده-است. برای حل معادلات از المان هشت گره‌ای استفاده‌شده است. نتایج برای سه نوع لایه چینی به ازای بارگذاری‌ حرارتی به‌دست‌آمده است. نمودارهای خیز و ولتاژ به ازای لایه‌ها و ثابت‌های توانی مختلف در شرایط مرزی مختلف نشان داده‌شده است. در این مقاله به بررسی تأثیر ثابت توانی بر رفتار استاتیکی (خیز و ولتاژ) ورق هدفمند تحت بارگذاری حرارتی پرداخته می‌شود. بررسی این پاسخ‌ها می تواند به عنوان معیارها و پارامترهایی برای طراحی سنسورها و مواد هوشمند در محیط های حرارتی درنظر گرفته ‌شود.

---

در این پژوهش، ارتعاشات آزاد غیر خطی نانوعملگر پیزوالکتریک بایمورف با استفاده از تئوری الاستیسیته غیر موضعی تحلیل گردیده است. نانوعملگر پیزوالکتریک بایمورف با استفاده از تئوری تیر اویلر برنولی مدلسازی شده و برای استخراج معادلات حاکم از اصل همیلتون استفاده شده است. برای کاهش مرتبه و حل معادلات حرکت از روش گلرکین استفاده شده است. به منظور همگرایی سریع‌تر از شکل مودهای تیر چند مقطعی استفاده می‌شود. برای محاسبه فرکانس غیر خطی از روش اصل تغییرات هی استفاده گردیده است. معادلات برای شرایط مرزی تیر دو سر گیردار حل شده و اثرات مقادیر ولتاژ مستقیم، ضریب مقیاس، طول تیر، ضخامت و طول لایه های پیزوالکتریک متصل به تیر، بر روی فرکانس‌های طبیعی مورد بررسی قرار می‌گیرد. نتایج نشان می‌دهد که اعمال ولتاژ مستقیم باعث بوجود آمدن خیز استاتیکی و افزایش سختی در اثر کشش تار خنثی در تیر و در نتیجه افزایش فرکانس طبیعی تیر می‌گردد. همچنین افزایش ضریب مقیاس باعث کاهش نرخ تغییرات فرکانس می‌شود. با افزایش طول و ضریب مقیاس، نسبت فرکانس غیر خطی به خطی افزایش می‌یابد. در نهایت اثر جنس لایه الاستیک بر روی نسبت فرکانسی مورد بررسی قرار می گیرد.

---

برداشت انرژی الکتریکی از مواد پیزوالکتریک غالباً برای تجهیزات الکترونیکی با توان کم استفاده می‌گردد. تأمین توان موردنیاز حسگر‌های بی‌سیم مورد استفاده در سلامت‌سنجی پل‌ها و دیگر شالوده‌های عمرانی از جمله کاربردهای مهم برداشت‌کننده‌های انرژی است. در این پژوهش برداشت انرژی از ارتعاشات پل تحت عبور جرم‌های متوالی بررسی شده است. برداشت انرژی به کمک تیر یک‌سرگیردار با وصله پیزوالکتریک نصب شده بر روی نقطه میانی پل دو سرمفصل صورت پذیرفته است. روابط حاکم بر ارتعاشات پل تحت عبور جرم‌های متوالی با فرض تیر اویلر-برنولی استخراج شده است. اثرات نیروهای اینرسی، کوریولیس و گریز از مرکز در استخراج روابط درنظر گرفته شده است. همچنین برداشت کننده انرژی به‌صورت تیر یک‌سرگیردار با وصله پیزوالکتریک تحت ارتعاشات پایه ناشی از جابجایی پل مدل‌سازی شده است. روابط حاصل به کمک نرم‌افزار متلب با استفاده از روش رونگه‌-کوتای مرتبه چهار حل شده و جابجایی پل و ولتاژ تولیدی در وصله پیزوالکتریک به‌دست آمده است. در نهایت، ولتاژ تولیدی حاصل از مدل‌سازی تئوری مسأله با نتایج حاصل از آزمایش تجربی برای سرعت‌های مختلف جرم‌های عبوری مقایسه گردیده است. مقایسه انجام شده حاکی از دقت مناسب مدل‌سازی انجام شده در مسأله حاضر است.

---

عملگرهای پیزوالکتریک میکرونی علیرغم داشتن خواص فوق‌العاده از قبیل رزولوشن بالا، پاسخ سریع، بازه فرکانسی کاری گسترده، سختی بالا، حجم کم و ساختار مکانیکی ساده، دارای رفتار غیر خطی هستند که دستیابی به دقت مورد نیاز را با چالش مواجه میسازد. وجود هیسترزیس میان ولتاژ اعمالی و موقعیت عملگر، مهمترین رفتار غیر خطی است که در صورت عدم جبران، منجر به بروز خطای قابل ملاحظه‌ای در موقعیت دهی میگردد. در این مقاله از یک کنترلر مقاوم مود لغزشی در ترکیب با روئیتگر اغتشاش نامعلوم برای کنترل موقعیت میکرونی استفاده شده است. علاوه بر این از یک مدار خودحسگری فعال نیز برای تخمین موقعیت عملگر در کنترلر حلقه بسته استفاده شده است. روش خودحسگری مورد استفاده بر مبنای رابطه خطی بین بار الکتریکی صفحات الکترودها و موقعیت عملگر است. مهمترین مزایای روش پیشنهادی عبارتند از: عدم نیاز به حسگر موقعیت خارجی، عدم استفاده از اپراتوری برای مدلسازی هیسترزیس (و عکس آن) و دقت بالاتر و عملکرد بهتر نسبت به کنترلرهای متداول سنتی مثل تناسبی- انتگرالی. نتایج تجربی به دست آمده دقت بالای روش پیشنهادی در موقعیت دهی میکرونی را تایید میکند.

---

در این مقاله، رفتار دینامیکی میکروسکوپ نیروی اتمی بر اساس تئوری غیر کلاسیک گرادیان کرنشی مورد مطالعه قرار می‌گیرد. برای این منظور، میکروتیر میکروسکوپ نیروی اتمی و سوزن متصل به انتهای آن به صورت یک جرم متمرکز مدل‌سازی شده است. میکروتیر از طریق یک المان پیزوالکتریک متصل به انتهای گیردار تحریک شده و معادله مشتقات جزئی غیرخطی حاکم بر سیستم براساس تئوری اویلر-برنولی استخراج شده است با اعمال روش‌های جداسازی و گلرکین، به یک معادله دیفرانسیل معمولی تبدیل می‌شود. در بسیاری از مطالعات تجربی مشاهده شده است هنگامی که ابعاد سازه تا ناحیه میکرون و زیر میکرون کاهش ‌یابد، اثر اندازه در رفتار دینامیکی این میکرو ساختارها نقش پیدا می‌کند. تئوری کانتینیوم کلاسیک به خاطر چشم پوشی از اثر اندازه، دارای دقت پایینی در پیش‌بینی رفتار مکانیکی ابزارهای نانو می‌باشد، به همین دلیل دو تئوری کلاسیک و غیرکلاسیک در تحلیل رفتار دینامیکی میکروتیر دیدگاه متفاوتی دارند. در این مقاله، ناحیه پایداری میکروتیر به صورت تحلیلی و عددی به ‌دست آمده و با مقایسه نتایج مشخص گردید که این دو روش با هم تطابق دارند. تفاوت بین تحلیل‌های ارائه شده در رفتار دینامیکی میکروتیر توسط دو تئوری کلاسیک و غیرکلاسیک با رسم نمودارهای گوناگونی نشان داده شده است. مشخص می‌شود که در نظر گرفتن اثر اندازه، ماهیت مسئله دینامیکی را به کلی تغییر می‌دهد و ممکن است در حالیکه تئوری کلاسیک رفتاری پایدار برای میکروسکوپ پیش‌بینی می‌کند، اثر اندازه باعث وقوع پایداری دوگانه شود. نتایج به‌دست آمده در این مقاله برای طراحی و تحلیل میکروسکوپ-های اتمی بسیار کارا می‌باشند.

---

در این مقاله طراحی، ساخت و آزمایش یک تراگذار کامپوزیتی با الیاف پیزوالکتریک جهت استفاده در بازرسی سازه‌های ورقی در تماس با سیال، به کمک امواج لمب، مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا تحلیل دیسپرژن و ساختار موج برای انتخاب مُد و فرکانس مناسب جهت بازرسی صفحه در تماس با سیال انجام شده است. مُد S۱ با تغییر مکان خارج از صفحه صفر در سطوح آزاد ورق فولادی با ضخامت مشخص، استخراج گشته، سپس یک تراگذار شانه‌ای پیزوکامپوزیتی برای تحریک این مُد طراحی و ساخته شده است. پس از ساخت تراگذار، ابتدا آزمون های لازم برای اثبات عدم تاثیر پذیری موج لمب در مُد و فرکانس انتخابی از وجود سیال بر روی ورق به دو روش ارسال-دریافت و ارسال-بازتاب با موفقیت انجام شده است. سپس ترک‌یابی در صفحه در تماس با سیال به دو روش فوق نیز صورت گرفته است و نشان داده شده است که در آزمون ارسال-دریافت با وجود ترک با ابعاد معلوم، دامنه مُد S۱ دریافتی در حسگر پیزوکامپوزیتی کاهش می‌یابد. همچنین در آزمون ارسال-بازتاب، به دلیل تداخل پاسخ رزوناسی تراگذار و امواج ناشی از موج منشتره در سیگنال دریافتی، از تبدیل موجک پیوسته به عنوان یکی از روش های پردازش سیگنال حوزه زمان-فرکانس استفاده گشته و وجود ترک در ورق با موفقیت تشخیص داده شده است. در نتیجه تراگذار ساخته شده برای عیب یابی در سازه‌های ورقی در تماس با سیال به کمک امواج لمب دارای کارایی مناسب می‌باشد.

---

در این مقاله به تحلیل ارتعاشات یک تیر یکسرگیردار ویسکوالاستیک با دولایه پیزوالکتریک تحت نیروی آیرولاستیک و تحریک پایه پرداخته شده است. فرض می‌شود که ماده ویسکولاستیک تیر از مدل کلوین-وویت تبعیت می‌کند. همچنین دو لایه پیزوالکتریک در بالا و پایین تیر واقع شده است که به صورت اتصال سری به یکدیگر ارتباط دارند. نیروی آیروالاستیک بر اساس تئوری پیستون در نظر گرفته شده و به‌صورت یک نیروی خارجی بر تیر عمل می‌کند، همچنین فرض شده است که تحریک پایه به‌صورت تصادفی ‌باشد. در این پژوهش تیر یکسرگیردار با دو لایه‌ی پیزوالکتریک به عنوان مکانیزم برداشت انرژی خمشی در نظر گرفته شده است. در ابتدا معادله‌ی دیفرانسیل پاره‌ای غیر خطی حاکم بر ارتعاش عرضی تیر با بکارگیری روش گالرکین به تعدادی معادله دیفرانیسل معمولی تبدیل شده که همراه با معادله‌ی الکتریکی حاکم بر پیزوالکتریک با استقاده از روش عددی رانگ- کوتا حل شده‌اند. سپس با بررسی پاسخ معادلات حاکم، به مطالعه‌ی تأثیر پارامترهای سیستم بر رفتار ارتعاشی تیر و ولتاژ خروجی پرداخته می-شود. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش سرعت سیال، انرژی سیستم افزایش می‌یابد که باعث افزایش دامنه‌ی ارتعاشی و ولتاژ خروجی سیستم می‌گردد. علاوه‌ براین نشان داده شد که میرایی ساختاری بر مقدار ولتاژ خروجی تاثیر بسزایی دارد.

---

در این مقاله، رفتار کمانشی نانو ورق‌ هوشمند چند لایه از جنس گرافین با دو لایه‌ پیزوالکتریک در بالا و پایین در حالت مدار باز مورد بررسی قرار گرفته است. تحلیل بر اساس تئوریهای الاستیسیته غیرمحلی و تغییر شکل برشی و عمودی انجام شده‌است. به منظور مطالعه‌ تحلیلی کمانش نانو ورق هوشمند، میدان جابجایی خاص تئوری تغییر شکل برشی و عمودی بیان می‌شود. با معرفی توابع لژاندر و شش جمله اول آن‌ها، میدان جابجایی بسط داده شده و روابط غیرخطی کرنش-جابجایی استخراج می‌شوند. معادلات تعادل حاکم بر نانو ورق هوشمند بر پایه تئوری‌های الاستیسیته غیرمحلی و تغیییر شکل برشی و عمودی، با استفاده از اصل حداقل انرژی پتانسیل و معادله‌ ماکسول به دست آمده‌اند. در حوزه‌ حل الکتریکی به منظور بررسی اثر لایه‌های پیزو الکتریک، از معادله ماکسول به عنوان معادله مورد نیاز برای متغیرهای الکتریکی استفاده شده است. با استفاده از معیار تعادل همسایگی، معادلات پایداری حاکم بر نانو ورق هوشمند استخراج شده‌اند. معادلات حاصل با فرض تکیه‌گاه ساده روی هر چهار لبه به صورت تحلیلی حل شده است و بارهای بحرانی کمانش داده شده‌اند. به منظور اعتبارسنجی نتایج، مقادیر بارهای بحرانی کمانش با منابع در دسترس مقایسه می‌شوند. در پایان، پس از بررسی صحت نتایج ارائه شده، نتایج عددی برای اثر پارامترهای مختلف مانند طول نانو ورق، پارامتر غیرمحلی، نسبت ضخامت لایه پیزوالکتریک به ضخامت گرافین، نسبت ضخامت گرافین به طول مشخصه، ضخامت لایه‌های پیزوالکتریک و نوع ماده پیزوالکتریک بر بار بحرانی کمانش با جزئیات مورد مطالعه قرار گرفته است.

---

در سال‌های اخیر برای محاسبه انرژی خروجی از پیزوالکتریک ها از انواع روش‌های تحلیلی استفاده شده است ولی استفاده از روش المان محدود با استفاده از نرم‌افزارهای تحلیلی در انواع اتصالات مداری صفحات پیزوالکتریکی اتفاقی نو در این حوزه است به همین علت در این مقاله سعی شده است که برای اولین بار میان شکلی از تحلیل عددی به نام روش تحلیلی جداسازی متغیرها با تحلیل روش المان محدود به کمک نرم‌افزار آباکوس مقایسه انجام شود تا مزیت‌های این دو روش نسبت به هم در انواع حالت‌های اتصال صفحات پیزوالکتریکی مشخص گردد. مدل موردنظر، یک تیر بایمورف با دولایه پیزوالکتریک و یک ‌لایه‌ی مرکزی الاستیک است. این تیر بایمورف با تحریک پایه در فرکانس‌های مختلف شروع به ارتعاش می‌کند. در ابتدا از روش تحلیلی جداسازی متغیرها در حالت پایا برای بررسی رفتار فرکانسی تیر بایمورف استفاده شده است. در این روش ابتدا معادلات حرکت در حالت مداری موازی و سری به‌صورت پارامترهای مجزا به دست می‌آیند. سپس به کمک اصل جداسازی متغیرها، معادلات حل‌شده‌اند و دو معادله‌ی کوپل شده‌ی مکانیکی و الکتریکی به دست می‌آیند. درنهایت، ولتاژ, جریان و توان الکتریکی خروجی برحسب فرکانس به‌دست‌آمده‌اند. در ادامه برای بررسی به روش المان محدود، تیر بایمورف به کمک نرم‌افزار آباکوس مدل می‌شود. بعد از محاسبه ولتاژ خروجی، جریان و توان الکتریکی خروجی نیز به دست می‌آیند. و نتایج دو روش المان محدود و جداسازی متغیرها در حالت پایا باهم مقایسه و صحت سنجی شده‌اند.

---

در این پژوهش یک سیستم برداشت انرژی از ارتعاشات ناشی از گلوپینگ با استفاده از سینک‌های غیرخطی استحصال انرژی طراحی شده است. به همین منظور، معادلات حرکت و سیستم برداشت کننده‌ی انرژی نوشته شده است و نتایج تئوری با نتایج آزمایش تجربی مقایسه شده است. سپس، سه گام برای عملکرد موثر سیستم ارائه شده است. در گام اول، سه هندسه‌ی سطح مقطع برای جسم بلاف بررسی شده است و نتایج با روش هارمونیک بالانس تایید شده است. این نتایج نشان می‌دهد که سطح مقطع مثلثی می‌تواند انرژی بیشتری را تولید کند. با استفاده از این نتیجه، در گام دوم تاثیر مقاومت الکتریکی بر سیستم بررسی شده است و نتایج نشان می‌دهد که بیشترین انرژی برای مقدار مقاومت الکتریکی بیش از ‎۱ MΩ‎ تولید می‌شود. در سومین گام، تاثیر مقدار جرم نوک بر سیستم بررسی شده است و نشان داده شده است که افزایش مقدار جرم نوک توان تولیدی را افزایش می‌دهد، در صورتی که دامنه‌ی ارتعاشات جسم بلاف ثابت باقی می‌ماند. بنابراین، سیستم برای حداکثر مقدار ممکن جرم نوک یعنی ۳۵,۳ gr طراحی می‌شود. نهایتا، این سیستم با مقطع مثلثی جسم بلاف و مقدار مقاومت الکتریکی میانگین ‎۱۰ MΩ و در سرعت باد ‎۲.۵ m/s ‎می‌تواند ولتاژ ۷۰۰ mV‎ را تولید کند. این سیستم با جرم کل کمتر از ‎۵۰۰ gr‎ و ارتعاشات با دامنه‌ی پایین طراحی شده است تا در سرعت‌های پایین باد، مناسب عمل کند و مدلی کارآمد را برای سیستم‌های استحصال انرژی با توان کم معرفی نماید.

---

در این مقاله روش عددی جدیدی بر اساس تحلیل ایزوژئومتریک برای تحلیل‌های استاتیکی و ارتعاش آزاد ورق‌های کامپوزیتی چندلایه پوشیده شده با مواد هوشمند پیزوالکتریک با استفاده از نظریه رایزنر- میندلین ارائه شده و دقت و کارایی آن مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از تحلیل ایزوژئومتریک ساده‌سازی طراحی هندسه و تحلیل مهندسی به کمک کامپیوتر با استفاده از توابعی است که به توصیف هندسه و در عین حال مجهولات می‌پردازند. در اینجا از روش ایزوژئومتریک با توابع پایه غیریکنواخت کسری بی- اسپلاین (نربز) از مرتبه‌‌های دو، سه و چهار برای تعریف هندسه مسئله و نیز تقریب‌زدن متغیرهای مجهول بهره جسته‌ایم. با توجه به استفاده از نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول رایزنر– میندلین برای میدان جابه‌جایی، پیوستگی C۰ در اینجا کافی می‌باشد که توابع پایه نربز این پیوستگی را تأمین می‌نمایند. همچنین فرض شده است که پتانسیل الکتریکی لایه‌های پیزوالکتریک در راستای ضخامت به‌صورت خطی تغییر کنند. برای کاهش تأثیر پدیده قفل‌شدگی برشی در روابط سختی از روش بهبود پایداری استفاده شده است. از آنجا که بررسی کارایی و دقت روش ایزوژئومتریک در حل ورق‌های چندلایه کامپوزیتی پیزوالکتریک جزوه اهداف اصلی این مقاله است، مثال‌های متعدد عددی آورده شده و با سایر منابع موجود مقایسه گردیده است. نتایج بدست آمده مؤید دقت مطلوب و کارایی روش پیشنهادی است.