The semi-analytical transient response of an FGM annular plate with piezoelectric layer

Document Type : Original Article

Authors

1 Aerospace Faculty, Shahid Sattry Aeronautical University of Science and Technology

2 Department of Aerspase Engineering, Shahid Sattari Air University

3 دانشگاه تربیت مدرس

Abstract

In this research, a semi-analytical of 3D transient analysis of an annular plate with piezoelectric face sheets is investigated. The core is functionally graded material (FGM) with exponential distribution in the thickness direction. .This method is a combination of state space method (SSM), Laplace transforms and its inverse and one-dimensional differential quadrature method (DQM). To obtain the response of plate, the 3D motion equations and the stress-displacement relations, state space equations in the thickness direction, are combined and then by applying QDM on state space equations, the semi- analytical solution is obtained. After checking the convergence of present method, numerical results are validated with both literature results and the numerical results obtained from finite-element method. The effects of boundary conditions, piezoelectricity, applying voltage to the actuator, the ratio of core to face sheets thickness, the ratio of outer to inner radius and the power law exponent of FGM are studied.

Keywords

Main Subjects


Article Title [فارسی]

حل نیمه‌تحلیلی پاسخ گذرای سه‌بعدی ورق مدرج تابعی حلقوی با لایه‌ پیزوالکتریک

Author [فارسی]

  • عنا یت ا... حسینیان 2
2 دانشکده مهندسی هوافضا دانشگاه هوایی شهید ستاری
Abstract [فارسی]

در این مقاله، یک حل نیمه‌تحلیلی برای تحلیل گذرای سه‌بعدی ورق حلقوی با رویه‎‌های پیزوالکتریک بررسی شده است. هسته، ماده‌ی مدرج تابعی با توزیع نمایی است. این روش که ترکیبی از روش فضای حالت، تبدیل لاپلاس و معکوس آن و روش مربعات تفاضلی یک‌بعدی می‌باشد، برای به دست آوردن پاسخ ورق معادلات حرکت سه‌بعدی و روابط تنش- جابه‌جایی معادلات فضای حالت برای به دست آوردن حل تحلیلی در راستای ضخامت با هم ترکیب شده و با اعمال روش مربعات تفاضلی به معادلات فضای حالت، حل نیمه‌تحلیلی ورق بدست می‌آید. از تبدیل لاپلاس و معکوس عددی آن برای به دست آوردن حل در حوزه زمان به‌کار گرفته شده‌است. پس از بررسی همگرایی روش حاضر، نتایج عددی به‌دست‌آمده با نتایج مقالات و نیز نتایج عددی بدست آمده از روش اجزای محدود اعتبارسنجی شده‌ است. تأثیر پارامترهای مختلف مانند شرایط مرزی، خاصیت پیزوالکتریک، اعمال ولتاژ به عملگر، نسبت ضخامت هسته به رویه‌ها، نسبت شعاع بیرونی به درونی و شاخص تغییرات ماده‌ی مدرج تابعی مورد مورد بررسی قرار گرفته است.

Keywords [فارسی]

  • پاسخ گذرا- الاستیسیته- مربعات تفاضلی - ورق مدرج تابعی &ndash
  • پیزوالکتریک