تعیین ضرایب شدت تنش مواد پیزوالکتریک تابعی صفحه ای حاوی ترک با روش المان محدود توسعه یافته

در این پژوهش به تعیین ضرایب شدت تنش مکانیکی و شدت جابجایی الکتریکی در مواد پیزوالکتریک ترک دار و همچنین مواد پیزوالکتریک تابعی پرداخته شده است. روش عددی مورد استفاده در این پژوهش، روش المان محدود توسعه یافته می باشد. برنامه نوشته شده به وسیله نرم افزار matlab می باشد که شامل یک برنامه اصلی و چندین زیربرنامه می باشد. در برنامه پس از بدست آوردن جابجایی های مکانیکی و پتانسیل الکتریکی و همچنین تنش ها و جابجایی های الکتریکی، ضرایب شدت تنش مکانیکی و ضریب شدت جابجایی الکتریکی در صفحات پیزوالکتریک همگن و غیرهمگن با ترک مرکزی، لبه ای و مایل مورد بررسی قرار گرفته است. روش مورد استفاده برای محاسبه ضرایب شدت در این پژوهش روش انتگرال برهم کنش و انطباق نقطه ای می باشد که در قسمت نتایج ضرایب شدت با استفاده از این دو روش محاسبه شده و با یکدیگر مقایسه می گردد. با توجه به نتایج، اثر بار مکانیکی بر ضریب شدت جابجایی الکتریکی و اثر بار الکتریکی بر ضریب شدت تنش مکانیکی ناچیز است. همچنین در بررسی تأثیر زاویه، با افزایش زاویه ی ترک نسبت به افق، ضرایب شدت تنش مکانیکی مود i و ضریب شدت الکتریکی کاهش می یابند و ضریب شدت تنش مکانیکی مود ii ابتدا کاهش و سپس افزایش می یابد.