تحلیل کمانش و پس کمانش صفحات کامپوزیتی دارای لایه های پیزوالکتریک با استفاده از تئوری لایه ای

در این مطالعه، رفتار کمانش و پس کمانش صفحات کامپوزیتی دارای لایه های پیزوالکتریک تحت بارگذاری درون صفحه ای فشاری مورد بررسی قرار گرفته است. تاثیر میدان کوپل الکتریکیمکانیکی بر روی رفتار پس کمانش و نقطه دوشاخگی در صفحات با لایه چینی عمودی و عمومی با استفاده از تئوری لایه ای مطالعه شده است. تئوری لایه ای استفاده شده در این مطالعه برای تحلیل صفحات کامپوزیتی با لایه های پیزوالکتریک بر مبنای تئوری مرتبه اول برشی استخراج و از اصل کمینه انرژی پتانسیل به منظور بدست آوردن معادلات تعادل استفاده شده است. معادلات تعادل غیرخطی بدست آمده با استفاده از الگوریتم تکراری نیوتنرافسون حل شده است. همچنین به منظور بررسی دقت جواب های بدست آمده از روش پیشنهادی، از نتایج تحلیل اجزاء محدود سه بعدی استفاده شده است. در نهایت نتایج بدست آمده حاکی از همخوانی خوبی با نتایج حاصل از روش اجزاء محدود می باشد. نتایج بدست آمده نشان داد که موقعیت لایه های پیزوالکتریک تاثیر بسزائی در رفتار کمانش و پس کمانش صفحات کامپوزیتی دارد. همچنین در تعداد درجه آزادی بکار رفته در روش پیشنهادی نسبت به روش اجزاء محدود کمتر است که هزینه زمان محاسباتی را کاهش می دهد.

Buckling and Postbuckling Analysis of Composite Laminates with Piezoelectric layers using Layerwise Theory

In this study, the buckling and postbuckling behavior of composite laminates with piezoelectric layers subjected to compressive inplane loading have been investigated. The effects of coupled electromechanical field on the postbuckling and bifurcation point in crossply and general layup sequences have been studied using layerwise theory (LWT). The LWT used in this study for analyzing the piezocomposite laminate is based on the assumptions of the first order shear deformation theory (FSDT). In order to obtain the equilibrium equations, the principle of minimum potential energy has been employed. The obtained nonlinear equilibrium equations have been solved using NewtonRaphson iterative algorithm. Furthermore, the three dimensional finite element analysis has been performed to examine the accuracy of the results obtained using the proposed method. The obtained analytical results are in good agreement with those achieved through the finite element analysis. Obtained results showed that, location of the piezoelectric layers have significant effect on the buckling and postbuckling behavior of the composite plates. Moreover, number of degrees of freedom which is used in proposed method are less than finite element method which, decreased the computational time cost.