Исследование электромагнитоупругого состояния конечной многосвязной тонкой плиты

Бесплатный доступ

С использованием комплексных потенциалов теории изгиба тонких электромагнитоупругих плит получено решение задачи об изгибе конечной плиты с произвольными отверстиями и трещинами. При этом с помощью конформных отображений, разложений голоморфных функций в ряды Лорана и по полиномам Фабера и удовлетворения граничным условиям на контурах плиты обобщенным методом наименьших квадратов задача сведена к решению переопределенной системы линейных алгебраических уравнений методом сингулярных разложений. Описаны результаты численных исследований для круговой плиты с круговым отверстием, круговой плиты с внутренней или краевой трещиной, для плиты с двумя внутренними отверстиями или внешними выемами. Исследованы закономерности влияния физико-механических свойств материала плиты и геометрических характеристик отверстий, трещин и выемов на значения изгибающих моментов и коэффициентов интенсивности моментов для концов трещин. Установлено, что влияние учета пьезосвойств материала на значения изгибающих моментов в плите велико и ими при исследовании напряженно-деформированного состояния пренебрегать нельзя, то есть нужно решать задачу электромагнитоупругости, а не задачу классической теории изгиба анизотропной плиты, к тому же при действии только электромагнитного поля в пьезоплите возникают достаточно большие изгибающие моменты (следовательно, напряжения и деформации), и их можно найти только решая задачу электромагнитоупругости. Определено, что трещину в плите можно рассматривать как эллиптическое отверстие, у которого отношение полуосей менее 10-3, и в этих случаях можно вычислять коэффициенты интенсивности механических и электромагнитных моментов. Также установлено, при каких расстояниях между контурами влияние одного из них на напряженно-деформированное состояние около другого незначительно и им можно пренебречь.

Еще

Пьезоплита с отверстиями и трещинами, комплексные потенциалы, обобщенный метод наименьших квадратов, изгибающие моменты, коэффициенты интенсивности моментов

Короткий адрес: https://sciup.org/146282735

IDR: 146282735   |   DOI: 10.15593/perm.mech/2023.4.04

Список литературы Исследование электромагнитоупругого состояния конечной многосвязной тонкой плиты

  • Берлинкур Д., Керран Д., Жаффе Г. Пьезоэлектрические и пьезомагнитные материалы и их применение в преобразователях // Физическая акустика / под ред. У. Мэзона. – М.: Мир, 1966. – Т. 1, ч. А. – С. 204–326.
  • Кэди У. Пьезоэлектричество и его практическое применение. – М.: Иностр. лит., 1949. – 717 с.
  • Магнитоэлектрические материалы / М.И. Бичурин [и др.] – М.: Изд-во «Академия Естествознания», 2006. – 296 c.
  • Пятаков А.П. Магнитоэлектрические материалы и их практическое применение // Бюллетень МАГО. – 2006. – Т. 5, № 2. – С. 1–3.
  • Rahmoune M., Benjeddou A., Ohayon R. New thin piezoelectric plate models // J. Intell. Mater. Syst. Struct. – 1998. – Vol. 9. – Р. 1017–1029.
  • Srinivas S., Jiang Y.L. The effective magnetoelectric coefficients of polycrystalline multiferroic composites // Acta Mater. – 2005. – Vol. 53. – Р. 4135–4142. DOI: 10.1016/j.actamat.2005.05.014
  • Vel S.S., Batra R.C. Exact solution for the cylindrical bending of laminated plates with embedded piezoelectric shear actuators // Smart Mater. Struct. – 2001. – Vol. 10. – Р. 240–251. DOI: 10.1088/0964-1726/10/2/309
  • Бочкарев С.А., Лекомцев С.В. Гидроупругая устойчивость коаксиальных цилиндрических оболочек, выполненных из пьезоэлектрического материала // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2019. – № 2. – С. 35–48. DOI: 10.15593/perm.mech/2019.2.04
  • Шляхин Д.А., Кальмова М.А. Нестационарная задача термоэлектроупругости для длинного пьезокерамического цилиндра // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2021. – № 2. – С. 181–190. DOI: 10.15593/perm.mech/2021.2.16
  • Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. – М.: Наука, 1982. – 621 с.
  • Можен Ж. Механика электромагнитных сплошных сред. – М.: Мир, 1991. – 560 с.
  • Новацкий В. Электромагнитные эффекты в твердых телах. – М.: Мир, 1986. – 160 с.
  • Партон В.З., Кудрявцев Б.А. Электромагнитоупругость пьезоэлектрических и электропроводных тел. – М.: Наука, 1988. – 472 с.
  • Eringen A.C., Maugin, G.A. Electrodynamics of Continua I. – Springer, New York, 1990. – 436 p. DOI: 10.1007/978-1-4612-3226-1
  • Eringen A.C. Theory of electromagnetic elastic plates // International journal of engineering science. – 1989. – Vol. 27, no. 4. – Р. 363–375. DOI: 10.1016/0020-7225(89)90128-6
  • Galeş C., Baroiu N. On the bending of plates in the electromagnetic theory of microstretch elastity // ZAMM – Journal of Applied Mathematics and Mechanics. – 2014. – Vol. 94, no. 1–2. – Р. 55–71. DOI: 10.1002/zamm.201200219
  • Ieşan D., On the bending of piezoelectric plates with microstructure // Acta Mech. – 2008. – Vol. 198, no. 3. – P. 191–208. DOI: 10.1007/s00707-007-0527-8
  • Librescu L., Hasanyan D., Ambur D.R. Electromagnetically conducting elastic plates in a magnetic field: modeling and dynamic implications // International journal of non-linear mechanics. – 2004. – Vol. 39, no. 5. – P. 723–739.
  • Xu S.-P., Wang W. Bending of piezoelectric plates with a circular hole // Acta Mech. – 2009. – Vol. 203. – P. 127–135. DOI: 10.1007/s00707-008-0025-7
  • Yang J. The Mechanics of Piezoelectric Structures. – Singapore: World Scientific, 2006. – 313 p. DOI: 10.1142/6057
  • Лехницкий С.Г. Теория упругости анизотропного тела. – М.: Наука, 1977. – 416 с.
  • Калоеров С.А., Петренко А.В. Двумерные задачи электромагнитоупругости для многосвязных тел. – Донецк: Юго-Восток. – 2011. – 232 с.
  • Калоеров С.А. Основные соотношения прикладной теории изгиба тонких электромагнитоупругих плит // Вестн. ДонНУ. Сер. А. Естеств. науки. – 2022. – № 1. – С. 20–38.
  • Калоеров С.А., Сероштанов А.В. Исследование изгиба тонких электромагнитоупругих плит // Прикладная мехника и техническая физика. – 2022. – Т. 63, № 2. – С. 151–165.
  • Калоеров С.А., Паршикова О.А. Термовязкоупругое состояние многосвязной анизотропной пластинки // Прикладная механика. – 2012. – № 3 (48). – С. 103–116.
  • Калоеров С.А., Горянская Е.С. Двумерное напряженное состояние многосвязного анизотропного тела с полостями и трещинами // Теорет. и прикладная механика. – 1995. – № 25. – С. 45–56.
  • Калоеров С.А., Авдюшина Е.В., Мироненко А.Б. Концентрация напряжений в многосвязных изотропных пластинках. – Донецк: Изд-во ДонНУ, 2013.– 440 с.
  • Воеводин В.В. Вычислительные основы линейной алгебры. – М.: Наука, 1977. – 304 с.
  • Форсайт Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. – М.: Мир, 1980. – 280 с.
  • Drmač Z., Veselič K. New fast and accurate Jacobi SVD algorithm. 1 // SIAM J. Matrix Anal. Appl. – 2008. – Vol. 29, no. 4. – P. 1322–1342.
  • Drmač Z., Veselič K. New fast and accurate Jacobi SVD algorithm. 2 // SIAM J. Matrix Anal. Appl. – 2008. – Vol. 29, no. 4. – P. 1343–1362.
  • Калоеров С.А. Определение коэффициентов интенсивности напряжений, индукции и напряженности для много-связных сред // Прикладная механика. – 2007. – Т. 43, № 6. – С. 56–62.
  • Tian W.-Y., Gabbert U. Multiple crack interaction problem in magnetoelectroelastic solids // Europ. J. Mech. Part A. – 2004. – Vol. 23. – P. 599–614. DOI: 10.1016/j.euromechsol.2004.02.002
  • Yamamoto Y., Miya K. Electromagnetomechanical Interactions in Deformable Solids and Structures. – Amsterdam: Elsevier Science-North Holland, 1987. – 450 p.
  • Hou P.F., Teng G.-H., Chen H.-R. Three-dimensional Greens function for a point heat source in two-phase transversely isotropic magneto-electro-thermo-elastic material // Mech. Mater. – 2009. – Vol. 41. – P. 329–338. DOI: 10.1016/j.mechmat.2008.12.001.
Еще
Статья научная