کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
1560545 1513922 2014 12 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
A hierarchical multiscale approach for predicting thermo-electro-mechanical behavior of heterogeneous piezoelectric smart materials
ترجمه فارسی عنوان
یک رویکرد چند بعدی سلسله مراتبی برای پیش بینی رفتار حرارتی الکترومکانیکی از مواد هوشمند پیزوالکتریک ناهمگن
کلمات کلیدی
مواد هوشمند، کامپوزیت پیزوالکتریک ناهمگن، رویکرد عنصر متناهی چند عاملی، رفتار ترمو الکترومکانیکی، میکرو مکانیکی،
ترجمه چکیده
این مقاله روش جدید چند بعدی سلسله مراتبی را به صورت عددی شبیه سازی رفتارهای ترمو الکترومکانیکی مواد هوشمند متشکل از میکروساختارهای پیزوالکتریک بسیار ناهمگن ارائه می دهد. این روش بر مبنای فرمول بندی عناصر محدود عاملی است که در آن توابع پایه عددی چندگانه با توجه به میدان های حرارتی، الکتریکی و مکانیکی برای ترسیم مقادیر ناهمگن مقیاس کوچک در مقیاس کوچک به مقیاس بزرگ در نظر گرفته شده اند. در این روش، رفتار کلی حرارتی و الکترومکانیکی کامپوزیت های پیزوالکتریک در نظر گرفته شده می تواند به طور موثر در یک شبکه درشت بزرگ نسبتا بزرگتر حل شود، در حالی که الگوهای پیزوالکتریک در مقیاس ضخیم می تواند به راحتی از راه حل مقیاس مقیاس به جرم پایه توری. علاوه بر این، یک تکنیک آرام سازی محلی برای بهبود دقت روش چندمتغیره پیشنهاد شده است. در این روش، نتایج مقیاس نهایی که توسط محاسبه ضریب اصلاح شده بهبود می یابند، از طریق در نظر گرفتن نتایج برهمکنش میکروسکوپی، که عمدتا بوسیله بار میکروسکوپی، شرایط مرزی میکروسکوپی یا ناپایداری توابع پایه عددی ایجاد می شود، اصلاح می شود. در نهایت، دو مثال برای نشان دادن روایی و همه کاره بودن روش پیشنهادی چند بعدی ارائه شده است. این نتایج نشان می دهد که روش پیشنهادی می تواند به طور موثر مشکلات گرما الکترومکانیکی را حل کند؛ و روش آرامسازی محلی می تواند تغییرات دقیقی را برای عدم توازن نتایج برای آن مشکلات چندگانه با اثرات مرزی قوی ارائه دهد.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مکانیک محاسباتی
پیش نمایش مقاله
یک رویکرد چند بعدی سلسله مراتبی برای پیش بینی رفتار حرارتی الکترومکانیکی از مواد هوشمند پیزوالکتریک ناهمگن
چکیده انگلیسی
This article presents a new hierarchical multiscale approach to numerically simulate the thermo-electro-mechanical behaviors of the smart materials composed of highly heterogeneous piezoelectric microstructures. The method is based upon the multiscale finite element formulation, in which multiscale numerical base functions with respect to the thermal, electrical and mechanical fields are proposed to capture the fine-scale heterogeneous small-scale features to the large-scale calculation. In this method, the overall thermal and electro-mechanical behaviors of the piezoelectric composites considered can be efficiently solved on a relatively larger scale coarse grid, while the fine-scale piezoelectric patterns can be easily recovered from the coarse-scale solution to the underlying fine grid. Furthermore, a local relaxation technique is proposed to improve the accuracy of the multiscale method. In this technique, the fine-scale results recovered by the downscaling computation is modified through the consideration of the microscopic perturbation results, which are mainly induced by the microscopic load, microscopic boundary conditions or the inaccuracy of the numerical base functions. At last, two illustrative examples are introduced to demonstrate the validity and versatility of the multiscale method proposed. These results indicate that the proposed method can effectively solve the thermo-electro-mechanical problems; and the local relaxation technique can provide precise modification to the unbalance of the results for those multiscale problems with strong boundary effects.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Computational Materials Science - Volume 87, May 2014, Pages 88-99
نویسندگان
, , , , ,