Моделирование деформирования пластины с помощью расположенных на ее поверхности пьезоэлементов

Моделирование деформирования пластины с помощью расположенных на ее поверхности пьезоэлементов

Автор: Юрлова Наталия Алексеевна, Ошмарин Дмитрий Александрович, Севодина Наталья Витальевна, Ковалев Игорь Евгеньевич

Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm

Статья в выпуске: 4 т.12, 2019 года.

Бесплатный доступ

Одно из направлений использования пьезоэлементов в современной технике связано с их применением для управления формой конструкции при действии на нее эксплуатационных нагрузок. Проблема изменения формы (геометрии) конструкции может быть вызвана, например, необходимостью минимизации перемещений на ее определенных участках, либо, наоборот, их максимизации с целью обеспечения стабильности формы при работе в реальных условиях. Благодаря наличию у пьезоматериалов обратного пьезоэффекта это возможно осуществить путем подачи на электродированные поверхности пьезоэлементов электрического напряжения заданной величины. Упругие конструкции с прикрепленными к их поверхностям упругими пьезоэлементами становятся электроупругими, и для реализации различных стратегий управления их механическим поведением необходимо сначала оценить возможности пьезоэлементов влиять на деформации, вызываемые внешними воздействиями различного типа. То есть пьезоэлементы должны обеспечивать контролируемое формоизменение, зависящее не только от характеристик их самих (размеров, физико-механических свойств материала, расположения), но и от параметров конструкции (ее геометрии, размеров, граничных условий, физико-механических характеристик) и действующих нагрузок...

Еще

Пьезоэлементы, управление формой, деформирование, изгиб, кручение, численное моделирование

Короткий адрес: https://sciup.org/143168913

IDR: 143168913   |   DOI: 10.7242/1999-6691/2019.12.4.35

Список литературы Моделирование деформирования пластины с помощью расположенных на ее поверхности пьезоэлементов

  • Koconis D.B., Kollar L.P., Springer G.S. Shape control of composite plates and shells with embedded actuators. II. Desired shape specified // J. Compos. Mater. 1994. Vol. 28. P. 262-285.
  • Irschik H. A review on static and dynamic shape control of structures by piezoelectric actuation // Eng. Struct. 2002. Vol. 24. P. 5-11.
  • Lin C.Y., Crawley E.F., Heeg J. Open and closed loop results of a strain-actuated active aeroelastic wing // J. Aircraft. 1996. Vol. 33. P. 987-994.
  • Zhang S., Schmidt R., Qin X. Active vibration control of piezoelectric bonded smart structures using PID algorithm // Chin. J. Aeronaut. 2015. Vol. 28. P. 305-313.
  • Ambrose T.P., Houston D.R., Fuhr P.L., Devino E.A., Werner M.P. Shoring systems for construction load monitoring // Smart Mater. Struct. 1994. Vol. 3. P. 26-34.
  • Soh C.K., Tseng K.K.H., Bhalla S., Gupta A. Performance of smart piezoceramic transducers in health monitoring of RC bridge // Smart Mater. Struct. 2000. Vol. 9. P. 533-542.
  • Chaudhry Z., Rogers C.A. Bending and shape control of beams using SMA actuators // J. Intell. Mater. Syst. Struct. 1991. Vol. 2. P. 581-602.
  • Suleman A., Crawford C., Costa A.P. Experimental aeroelastic response of piezoelectric and aileron controlled 3D wing // J. Intell. Mater. Syst. Struct. 2002. Vol. 13. P. 75-83.
  • Mabe J., Calkins F., Butler G. Boeing's variable geometry chevron, morphing aerostructure for jet noise reduction // 47th AIAA/ASME /ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference. Newport, Rhode Island, May 01-04, 2006. Art. № 2006-2142.
  • Sigmund O., Maute K. Topology optimization approaches. A comparative review // Struct. Multidisc. Optim. 2013. Vol. 48. P. 1031-1055.
  • Deaton J.D., Grandhi R.V. A survey of structural and multidisciplinary continuum topology optimization: post 2000 // Struct. Multidisc.Optim. 2014. Vol. 49. P. 1-38.
  • Remouchamps A., Bruyneel M., Fleury C., Grihon S. Application of a bi-level scheme including topology optimization to the design of an aircraft pylon // Struct. Multidisc. Optim. 2011. Vol. 44. P. 739-750.
  • Zhu J.H., Zhang W.H., Xia L. Topology optimization in aircraft and aerospace structures design // Arch. Computat. Methods Eng. 2016. Vol. 23. P. 595-622.
  • Iurlova N.A., Matveenko V.P., Oshmarin D.A., Sevodina N.V., Yurlov M.A. Layout optimization of piezoelectric elements with external electric circuits in smart constructions based on solution of the natural vibrations problem // Proc. of the VII European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering. ECCOMAS 2016, Crete Island, Greece, June 5-10, 2016. Vol. 1. P. 1920-1929.
  • Crawley E.F., Louis J. Use of piezoelectric actuators as elements of intelligent structures // AIAAJ. 1987. Vol. 25. P. 1373-1385.
  • Oshmarin D.A., Iurlov M.A., Sevodina N.V., Iurlova N.A. On the optimal location of several peizoelectric elements on the structure surface // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2019. Vol. 581. 012013.
  • Foutsitzi G.A., Gogos C.G., Hadjigeorgiou E.P., Stavroulakis G.E. Actuator location and voltages optimization for shape control of smart beams using genetic algorithms // Actuators. 2013. Vol. 2. P. 111-128.
  • Gaudenzi P., Fantini E., Koumousis V.K., Gantes C.J. Genetic algorithm optimization for the active control of a beam by means of PZT actuators // J. Intell. Mater. Syst. Struct. 1998. Vol. 9. P. 291-300.
  • Bruch J.Jr.C., Sloss J.M., Adali S., Sadek I.S. Optimal piezo-actuator locations/lengths and applied voltage for shape control of beams // Smart Mater. Struct. 2000. Vol. 9. Р. 205-211.
  • Nguyen Q., Tong L. Shape control of smart composite plate with non-rectangular piezoelectric actuators // Compos. Struct. 2004. Vol. 66. P. 207-214.
  • Koconis D.B., Kollar L.P., Springer G.S. Shape control of composite plates and shells with embedded actuators. II. Desired shape specified // J. Compos. Mater. 1994. Vol. 28. P. 262-285.
  • Barboni R., Mannini A., Fantini E., Gaudenzi P. Optimal placement of PZT actuators for the control of beam dynamics // Smart Mater. Struct. 2000. Vol. 9. P. 110-130.
  • Ip K.-H., Tse P.-C. Optimal configuration of a piezoelectric patch for vibration control of isotropic rectangular plates // Smart Mater. Struct. 2001. Vol. 10. P. 395-403.
  • Sun D., Tong L. Modal control of smart shells by optimizing discretely distributed piezoelectric transducers // Int. J. Solid. Struct. 2001. Vol. 38. P. 3281-3299.
  • Партон В.З., Кудрявцев Б.А. Электромагнитоупругость пьезоэлектрических и электропроводных тел. М: Наука, 1988. 471 с.
  • Карнаухов В.Г., Киричок И.Ф. Электротермовязкоупругость. Киев: Наук. думка, 1988. 319 с.
  • Шульга Н.А., Болкисев А.М. Колебания пьезоэлектрических тел. Киев: Наук. думка, 1990. 228 c.
  • Лехницкий С.Г. Теория упругости анизотропного тела. М.: Наука, 1977. 416 с.
  • Лурье А.И. Теория упругости. М.: Наука, 1970. 940 с.
  • Iurlova N.A., Sevodina N.V., Oshmarin D.A., Iurlov M.A. Algorithm for solving problems related to the natural vibrations of electro-viscoelastic structures with shunt circuits using ANSYS data // International Journal of Smart and Nano Materials. 2019. Vol. 10. Р. 156-176.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp