Dergiler / Uluslararası Teknolojik Bilimler Dergisi / 2017 / Cilt: 9 - Sayı: 1

FİBER TAKVİYELİ PİEZOELEKTRİK KOMPOZİTLERİN ELEKRO-TERMOELASTİK ANALİZİ İÇİN MATEMATİKSEL BİR MODEL

A MATHEMATICAL MODEL FOR ELECTRO-THERMOELASTIC ANALYSIS OF FIBER REINFORCED PIEZOELECTRIC COMPOSITES

Sayfa
47–70
Yayın Tarihi
2017-04-30
DOI
—
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Uzaysal koordinatlarda elde edilen simetrik gerilmenin, polarizasyonun ve ısı akısı vektörünün lineer bünye denklemlerinin ve denge denklemlerinde yer alan ifadelerin denge denklemlerinde yerlerine yazılması sonucunda alan denklemleri bulunmuştur.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Bu çalışma, fiber takviyeli ve piezoelektrik özelliğe sahip bir kompozit malzemenin lineer elektro-termoelastik analizi için bünye denklemlerinin geliştirilmesini amaçlamaktadır.
📊
Temel Bulgular & Veri:Ayrıca kompozit malzeme fiber boyunca yön değişimine duyarsız kalacağından, matematiksel olarak fiber vektörünün B→−B değişiminden etkilenmeyeceği için fiber vektörünün bileşenlerinin dış çarpımı olan simetrik bir tansör tanımlanmıştır.
💡
Sonuç & Katkı:Uzaysal koordinatlarda elde edilen simetrik gerilmenin, polarizasyonun ve ısı akısı vektörünün lineer bünye denklemlerinin ve denge denklemlerinde yer alan ifadelerin denge denklemlerinde yerlerine yazılması sonucunda alan denklemleri bulunmuştur.
🔬Tür:Araştırma Makalesi
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Denge denklemleri · Alan denklemleri · Fiber dağılım tansörü

Özet

Bu çalışma, fiber takviyeli ve piezoelektrik özelliğe sahip bir kompozit malzemenin lineer elektro-termoelastik analizi için bünye denklemlerinin geliştirilmesini amaçlamaktadır. Fiber takviyeli kompozit ortamın anizotropik bir yapıda olduğu varsayılmış ve piezoelektrik özelliğinden dolayı sıkışabilir olduğu kabul edilmiştir. Bunun yanında fiber ailesinin uzamaz olduğu farzedilmiştir. Ayrıca kompozit malzeme fiber boyunca yön değişimine duyarsız kalacağından, matematiksel olarak fiber vektörünün B→−B değişiminden etkilenmeyeceği için fiber vektörünün bileşenlerinin dış çarpımı olan simetrik bir tansör tanımlanmıştır. Bu çalışmanın temelini elektrotermomekanik denge denklemleri, fiber deformasyon geometrisi ve kinematiği ile ilgili denklemler oluşturmaktadır. Bünye aksiyomlarının kullanılması sonucunda gerilme potansiyelinin Green deformasyon tansörüne, fiber-dağılım tansörüne, elektrik alanı vektörüne ve mutlak sıcaklığa bağlı olduğu, ısı vektörü fonksiyonunun ise bu büyüklükler ile birlikte sıcaklık alanının gradyanına bağlı olduğu görülmüştür. Kompozit ortamın anizotropik yapıda olmasından dolayı, gerilme potansiyeli ve ısı vektörü fonksiyonları yaklaşık teorilerden bulunmuş, etkileşimlerin tümü lineer kabul edilerek seri açılımı yapılmıştır. Uzaysal koordinatlarda elde edilen simetrik gerilmenin, polarizasyonun ve ısı akısı vektörünün lineer bünye denklemlerinin ve denge denklemlerinde yer alan ifadelerin denge denklemlerinde yerlerine yazılması sonucunda alan denklemleri bulunmuştur.

Abstract

This study aims to develop constitutive equations for linear thermoelastic analysis of a composite material having piezoelectric feature and reinforced by arbitrary a fiber family. Fiber-reinforced composite media are assumed to be of anisotropic nature and are considered to be compressible due to their piezoelectric properties. Besides, it is assumed that the fiber family is inextensible. In addition, since the composite material is insensitive to the directional change along the fiber, it is mathematically unaffected by the change B→−B of fiber vector, so a symmetric a symmetric tensor, which is the outer product of the components of the fiber vector, is defined. The basis of this work is the equations of electro-thermomechanical equilibrium equations, fiber deformation geometry and kinematics. The use of constitutive axioms has shown that the stress potential is dependent on the Green deformation tensor, the fiber distribution tensor, the electric field vector and the absolute temperature, and the heat vector function is dependent on together with these magnitudes the gradient of the temperature field. Because of the anisotropic nature of the composite media, the stress potential and heat vector functions are found in approximate theories, and all of the interactions are considered as linear and series expansion is performed. Field equations are found as a result of substituting the expressions in equilibrium equations and the linear constitutive equations of symmetric stress, polarization and heat flux vector written in spatial coordinates.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Usal, M., Demirtürk, S. (2017). FİBER TAKVİYELİ PİEZOELEKTRİK KOMPOZİTLERİN ELEKRO-TERMOELASTİK ANALİZİ İÇİN MATEMATİKSEL BİR MODEL. Uluslararası Teknolojik Bilimler Dergisi, Cilt: 9 - Sayı: 1, 47–70. https://ajindex.com/articles/847426

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (16)

  1. Demirtürk S., 2011, “Fiber Takviyeli Piezoelektrik Kompozit Malzemelerin ElektroTermoelastik Analizi”, Master Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta
  2. Öntürk, N., 1993, “İki Fiber Ailesi ile Takviyeli Viskoelastik Kompozit Ortamlarda Bünye Denklemlerinin Modellenmesi”, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara
  3. Erdem, A. Ü., Usal. M. R., Usal. M., 2005, “Keyfi Fiber Takviyeli Viskoelastik Piezoelektrik Bir Cismin Elektro-Termomekanik Davranışı İçin Matematiksel Bir Model’’, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Dergisi, 20(3) 305-319
  4. Mikata, Y. 2000, “Determination of piezoelectric Eshelby tensor in transversely isotropic piezoelectric solids’’, Int. J. Eng. Sci., 38, 605-641
  5. Dinzart, F., Sabar, H. 2009, “Electroelastic behavior of piezoelectric composites with coated reinforcements: Micromechanical approach and applications’’, Int. J. Sol. and St., 46, 3556–3564
  6. Tong, Z.H., Lo, S.H., Jiang, C.P., Cheung, Y.K. 2008, “An exact solution for the threephase thermo-electro-magneto-elastic cylinder model and its application to piezoelectricmagnetic fiber composites’’, Int. J. Sol. and Str., 45, 5205–5219
  7. Timoshenko, S.P., Goodier, J.N., 1970, “Theory of Elasticitiy’’, Mcgraw Hill, 567p
  8. Lubarda, V.A., 2004, “On Thermodynamic Potentials in Linear Thermoelasticity’’, Int. J. Sol. Str., 41(26), 7377-7398
  9. Usal, M., Hamamcı, B. 2011, “A Mathematical Model for the Linear Constitutive Equations of a Thermoelastic Composite Continuum Reinforced by Single Family of Arbitrarily Fiber’’, J. Fac. Eng. Arch. Gazi Univ., 26(2), 315-324
  10. Maugin, A.G., Berezovski, A., 1999, “Material Formulation of Finite-Strain Thermoelasticity and Applications’’, J. Ther. Stres. 22(4 and 5), 421-449
  11. Kalpakides, K.V., Dascalu, C., 2002, “On the Configurational Force Balance in Thermamechanics, Proceedings’’, Math., Phy. and Eng. Sci., 458(2028), 3023-3039
  12. Eringen, A.C., 1966, “A Unified Theory of Thermomechanical Materials’’, Int. J. Engng. Sci., 4, 179-202
  13. Mindlin, R.D., 1972, “Elasticity, Piezoelectricity and Crystal Lattice Dynamics’’, J. Elasticity, 2, 217-282
  14. Tiersten, H.F., 1971, “On The Nonlinear Equations of Thermoelectro-Elasticity’’, Int. J. Eng. Sci., 9, 587-604
  15. Nowacki, W., 1975, “Dynamic Problems of Thermoelasticity’’, Noordhoff International Publishing, Netherlands
  16. Usal, M., Usal, M. R. Kurbanoğlu, C., 2009, “A Mathematical Model for the Electrothermomechanical Behavior of V