پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 7 |
| تعداد شماره‌ها | 399 |
| تعداد مقالات | 5,389 |
| تعداد مشاهده مقاله | 5,288,209 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 4,882,946 |
کاربرد یک سوپرالمان در تحلیلهای استاتیکی و ارتعاشی استوانه های توخالی ساخته شده از مواد پیزوالکتریک | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 11، دوره 52، شماره 5، مرداد 1399، صفحه 1245-1256 اصل مقاله (678.72 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2018.14729.5924 | ||
| نویسندگان | ||
| افشین تقوایی پور* 1؛ محمدتقی احمدیان2 | ||
| 1دانشگاه صنعتی امیرکبیر | ||
| 2دانشگاه صنعتی شریف | ||
| چکیده | ||
| هدف از این مقاله تعریف یک سوپرالمان برای استفاده در تحلیلهای استاتیکی و ارتعاشی استوانه‌های ساخته شده از مواد پیزوالکتریک می‌باشد. بدین ترتیب ابتدا به معرفی یک سوپر المان استوانهای که پیش از این در تحلیلهای استاتیکی و ارتعاشی سازه‌های استوانهای توخالی ارائه گردیده بود، پرداخته می‌شود. سپس این المان جهت استفاده در تحلیل سازه‌های استوانهای ساخته شده از مواد پیزوالکتریک تعمیم داده می‌شود. در این راستا، ابتدا به بررسی روابط المان محدود مربوط به مواد پیزوالکتریک و استخراج ماتریس‌های سختی و جرم مرتبط با این مواد پرداخته می‌شود. سپس با استفاده از مفهوم سوپر المان و ماتریس‌های بدست آمده، سوپرالمان استوانهای پیزوالکتریک ارائه می‌گردد. در نهایت به منظور صحت‌سنجی المان تعریف شده، این سوپر المان جهت تحلیلهای استاتیکی و ارتعاشی سازه‌ای استوانهای ساخته شده از مواد پیزوالکتریک مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، نتایج بدست آمده از روش سوپرالمان با آنچه از نرم افزار انسیس و با استفاده از المان‌های موجود مقایسه می‌شود. یکی از مهم‌ترین نقاط قوت المان تعریف شده در مواردی است که خواص ماده در راستای شعاعی تغییر می‌نماید. بدین ترتیب، درانتها توانایی سوپرالمان تعریف شده در تحلیلهای استاتیکی و ارتعاشی سازه‌های استوانهای ساخته شده از مواد پیزوالکتریک هدفمند نیز مورد بررسی قرار خواهد گرفت. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| تحلیل استاتیکی؛ تحلیل ارتعاشی؛ سوپر المان استوانه ای؛ المان محدود؛ مواد پیزوالکتریک هدفمند | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Application of a Superelement in Static and Vibration Analysis of Piezoelectric Hollow Cylinders | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Afshin Taghvaeipour1؛ Mohammad Taghi Ahmadian2 | ||
| 2azadi Ave., Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| In this study, static and vibration analyses of cylindrical piezoelectric structures by means of superelements are targeted. In this regard, the cylindrical superelement is modified in order to be used in the analysis of hollow cylinders made of piezoelectric materials. At first, the cylindrical superelement, which was previously defined in the literature, is introduced. Next, the calculation of stiffness and mass matrices of piezoelectric structures in finite element analysis is briefly reviewed, and then, a piezoelectric cylindrical superelement is developed. In order to verify the accuracy of the defined element, two case studies are analyzed by means of the defined superelement, and the results are compared with the ones obtained by a commercial finite element software. In the end, the piezoelectric superelement is further modified to be used in static and vibration analyses of hollow cylinders which are made of functionally graded piezoelectric materials. Also, in this case, two classical problems are analyzed with the defined element. In both piezoelectric and functionally graded piezoelectric material cases, the results show appropriate compatibility with the ones obtained by the conventional elements. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Superelement؛ Piezoelectric Materials؛ Functionally Graded Materials ؛Static analyses, Vibration analyses | ||
|
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
| مراجع | ||
|
[1] S. Finnveden, Exact spectral finite element analysis of stationary vibrations in a rail way car structure, Acta Acustica, 2 (1994) 461-482. [2] E.C. Pestel, Matrix methods in elastodynamics, McGraw-Hill, 1963. [3] P. Danielczyk, Parametric optimization with the use of numerically efficient finite element models, Advances in Mechanical Engineering, 7(11) (2015) 1687814015618628. [4] Y. He, X. Zhou, P. Hou, Combined method of super element and substructure for analysis of ILTDBS reticulated mega-structure with single-layer latticed shell substructures, Finite Elements in Analysis and Design, 46(7) (2010) 563-570. [5] F. Ju, Y.S. Choo, Super element approach to cable passing through multiple pulleys, International Journal of Solids and Structures, 42(11) (2005) 3533-3547. [6] W. Kuntjoro, A.M.H.A. Jalil, J. Mahmud, Wing Structure Static Analysis using Superelement, Procedia Engineering, 41 (2012) 1600-1606. [7] C. Lu, W. Yang, H. Zheng, J. Liang, G. Fu, The Application of Superelement Modeling Method in Vehicle Body Dynamics Simulation, in, SAE International, 2016. [8] P. Persson, K. Persson, G. Sandberg, Reduced order modelling of liquid-filled pipe systems, Journal of Fluids and Structures, 61 (2016) 205-217. [9] S. Semenov, M. Nikhamkin, N. Sazhenkov, I. Semenova, G. Mekhonoshin, Simulation of Rotor System Vibrations Using Experimentally Verified Super Elements, (50633) (2016) V009T012A016. [10] D.R. Tahilramani, J. Hitchins, Application of Model Reduction Techniques Within Cummins Inc, (46179) (2014) V002T007A012. [11] V.V. Tkachev, The use of superelement approach for the mathematical simulation of reactor structure dynamic behaviour, Nuclear Engineering and Design, 196(1) (2000) 101-104. [12] T.S. Koko, Super finite elements for nonlinear static and dynamic analysis of stiffened plate structures, National Library of Canada = Biblioth-que nationale du Canada, Ottawa, 1991. [13] T.S. Koko, M.D. Olson, Vibration analysis of stiffened plates by super elements, Journal of Sound and Vibration, 158(1) (1992) 149-167. [14] M.T. Ahmadian, M. Sherafati Zangeneh, Vibration analysis of orthotropic rectangular plates using superelements, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 191(19) (2002) 2097- 2103. [15] M.T. Ahmadian, M. Zangeneh, Application of super elements to free vibration analysis of laminated stiffened plates, Journal of Sound and Vibration 259 (2003) 1243-1252. [16] J. Jiang, M.D. Olson, Vibration Analysis of Orthogonally Stiffened Cylindrical Shells Using Super Finite Elements, Journal of Sound and Vibration, 173(1) (1994) 73-83.a [17] M.T. Ahmadian, M. Bonakdar, A new cylindrical element formulation and its application to structural analysis of laminated hollow cylinders, Finite Elements in Analysis and Design, 44(9) (2008) 617- 630. [18] A. Taghvaeipour, M. Bonakdar, M.T. Ahmadian, Application of a new cylindrical element formulation in finite element structural analysis of FGM hollow cylinders, Finite Elements in Analysis and Design, 50 (2012) 1-7. [19] R. Pourhamid, M.T. Ahmadian, H. Mahdavy Moghaddam, A.R. Mohammadzadeh, Mechanical analysis of a functionally graded cylinder-piston under internal pressure due to a combustion engine using a cylindrical super element and considering thermal loading, Scientia Iranica, 22(2) (2015) 493-503. [20] A. Fatan, M.T. Ahmadian, Vibration analysis of FGM rings using a newly designed cylindrical superelement, Scientia Iranica 25 (2017). [21] V. Piefort, Finite Element Modelling of Piezoelectric Active Structures, PhD Thesis, Universite Libre de Bruxelles 2001. [22] W.Q. Chen, Z.G. Bian, H.J. Ding, Three-dimensional vibration analysis of fluid-filled orthotropic FGM cylindrical shells, International Journal of Mechanical Sciences, 46(1) (2004) 159-171. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 4,090 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,057 |
||
