بررسی عددی رفتار الکترودینامیکی صفحات هوشمند پیزوالکتریک لایه لایه

در این پایان نامه، در ابتدا می خواهیم با روابط ساختاری حاکم بر مواد هوشمند پیزوالکتریک و ارتباط بین کمیت های مکانیکی (تانسورهای تنش و کرنش) و الکتریکی (بردارهای شدت میدان الکتریکی و چگالی شار الکتریکی) آشنا شویم. در این راستا، از دو دیدگاه به بررسی معادلات ساختاری مواد پیزوالکتریک خواهیم پرداخت، دیدگاه کلاسیک (مبانی پیزوالکتریک) و دیدگاه مکانیک محیط های پیوسته (تئوری پیزوالکتریسیته). در نهایت پس از آشنایی با تئوری پیزوالکتریسیته، تانسورهای الاستیسیته، پیزوالکتریسیته و دی الکتریسیته برای مواد همسانگرد عرضی جهت تحلیل مسائل هوشمند پیزوالکتریک قابل استخراج خواهند بود. در ادامه پس از معرفی تانسورهای مذکور، به بررسی عددی سازه های هوشمند می پردازیم. در دو مسئله اول، به بررسی رفتار الکترواستاتیکی میله هوشمند سرامیکی و ورق هوشمند سرامیکی تحت اثر بارگذاری استاتیکی خواهیم پرداخت. در این مسائل، حل های دقیقی برای شرایط مرزی الکتریکی اتصال کوتاه و مدار باز ارائه خواهد شد و در نهایت با روش عددی المان محدود به کمک نرم افزار abaqus پاسخ های سازه هوشمند همانند مقادیر تنش و کرنش های مکانیکی، شدت میدان الکتریکی و چگالی شار الکتریکی، مقایسه خواهد گردید. در مسئله سوم، به بررسی عددی زاویه بردار قطبش بر روی حداکثر خیز و تنش ایجاد شده در ورق هوشمند سه لایه تحت اثر ولتاژ الکتریکی خواهیم پرداخت. در نهایت، به بررسی عددی رفتار الکترودینامیکی دیوار برشی فولادی هوشمند با بکارگیری وصله-های پیزوالکتریک می پردازیم و فرکانس های طبیعی ایجاد شده را مورد بحث و بررسی قرار خواهیم داد.