کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
10136115 1645679 2019 43 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Semi-analytical hybrid approach for the simulation of layered waveguide with a partially debonded piezoelectric structure
ترجمه فارسی عنوان
روش ترکیبی نیمه تحلیلی برای شبیه سازی موجبر لایه ای با ساختار پیزوالکتریک بخشی
کلمات کلیدی
روش ترکیبی، روش انتگرال مرزی، ساختار پیزوالکتریک، امواج الاستیک، روش عنصر طیفی،
ترجمه چکیده
در این مقاله یک روش ترکیبی نیمه تحلیلی کارآمد برای شبیه سازی تعامل پویا از ساختارهای پیزوالکتریک کاملا متصل شده یا آسیب دیده با موجبر الاستیک لایه ای ارائه شده است. در رویکرد پیشنهادی، روش المان طیف سنجی دامنه فرکانس برای تفسیر ساختار پیزوالکتریک قابل تنظیم با سطح محدود استفاده شده است و روش انتگرال مرزی نیمه تحلیلی برای ارزیابی پدیده های موج در ساختار لمینیت میزبان مورد استفاده قرار می گیرد. در حالی که روش عنصر طیفی امکان شبیه سازی مقرون به صرفه از دینامیک یک مبدل پیچیده را فراهم می کند (به عنوان مثال منحنی و یا با الکترود های پیچیده شده)، روش تحلیلی مبتنی بر اعتماد به تحریک و انتشار موج در سازه های چند لایه توصیف می کند. اتصال این روش ها از طریق تحقق دقیق شرایط مرزی در ناحیه تماس موجبندر به دست می آید. سه ترکیب مختلف چند جمله ای تقریبی و توابع درون یابی سطح بار برای به دست آوردن راه حل در دامنه فرکانس اعمال می شود. راه حل زمان دامنه با استفاده از تبدیل معکوس لاپلاس مورد ارزیابی قرار می گیرد. همگرایی روش برای شرایط مختلف پیوند تایید شده است. مقاله نشان دهنده کارآیی روش پیشنهاد شده برای تحلیل چند پارامتر وابستگی ویژگی های رزونانس بر پارامترهای واکنش و شرایط تماس است. این رویکرد را می توان برای چنین کاری حیاتی به عنوان تشخیص نقص های دستگاه های پیزوالکتریک که در سیستم نظارت بهداشتی ساختاری مبتنی بر امواج هدایت شده اند استفاده می شود.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مکانیک محاسباتی
پیش نمایش مقاله
روش ترکیبی نیمه تحلیلی برای شبیه سازی موجبر لایه ای با ساختار پیزوالکتریک بخشی
چکیده انگلیسی
This paper presents an efficient semi-analytical hybrid approach for simulating the dynamic interaction of perfectly bonded or damaged piezoelectric structures with a layered elastic waveguide. In the proposed approach, the frequency domain spectral element method is utilized for the discretization of the finite-sized surface mounted piezoelectric structure, and the semi-analytical boundary integral method is employed for the evaluation of wave phenomena in the host laminate structure. While the spectral element method allows cost-effective simulation of dynamics of a complex-shaped transducer (e.g. curvilinear or with wrapped electrodes), the analytically-based technique reliably describes wave excitation and propagation in multi-layered structures. The coupling of these methods is achieved through the rigorous fulfillment of the boundary conditions at the area of waveguide-transducer contact. Three various combinations of approximation polynomials and surface-load interpolation functions are applied in order to obtain the solution in a frequency domain. The time-domain solution is evaluated employing the inverse Laplace transform. Convergence of the method is confirmed for different bonding conditions. The paper demonstrates the efficiency of the proposed method for the multi-parameter analysis of the dependence of the resonance characteristics on the debonding parameters and contact conditions. The approach can be used for such a crucial task as diagnosing failures of piezoelectric devices incorporated into a structural health monitoring system based on guided waves.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Applied Mathematical Modelling - Volume 65, January 2019, Pages 234-255
نویسندگان
, ,