An efficient multiscale computational formulation for geometric nonlinear analysis of heterogeneous piezoelectric composite

در این مقاله یک فرمول محاسباتی چند منظوره کارآمد برای تحلیل غیر خطی هندسی مواد پیزوالکتریک ناهمگن طراحی شده است. در این فرمول، روابط بین خواص ناهمگن میکروسکوپیک و رفتارهای ماکروسکوپیک از کامپوزیت پیزوالکتریک توسط توابع پایه جابجایی و پتانسیل الکتریکی ساخته شده است. ساختار ناهمگن و پیچیده می تواند معادل یک عنصر درشت پیزوالکتریک ساده ماکروسکوپیک از طریق آن توابع پایه ساخته شده چندمتغیره باشد. سپس ماتریس سختی مضاعف مماس و نیروی داخلی نیروی عنصر درشت مغناطیسی بر اساس رویکرد همجوشی، که می تواند حرکت عنصر درشت مغناطیسی را به روشنی و کارآمد توصیف کند، برآورد می شود. بدین ترتیب، مسئله غیر خطی هندسی اتصال جابجایی الکترومکانیکی می تواند به طور تکراری در مقیاس ماکروسکوپی حل شود، که موجب صرفه جویی زیادی در زمان و هزینه محاسبات می شود. پس از تمام محاسبات ماکروسکوپی، پاسخ های مکانیکی و الکتریکی میکروسکوپی می تواند از طریق راه حل های ماکروسکوپیک با استفاده از توابع شکل چند منظوره فوق الذکر بازیابی و محاسبه شود. برای تایید اعتبار سنجی و بهره وری بالا از فرمول محاسبات چندمتغیره پیشنهاد شده، چند مثال معمول عددی انجام می شود. تمام نتایج محاسبات نشان می دهد که فرمول چندمتغیره توسعه نه تنها می تواند راه حل های دقت بالا را ارائه دهد، بلکه کارایی بالا نیز دارد.