- Tytuł:
-
Vibration analysis of a trimorph plate for optimised damage mitigation
Analiza drgań płyty trimorficznej pod kątem zoptymalizowanej ochrony przed uszkodzeniem - Autorzy:
-
Big-Alabo, A.
Cartmell, M. P. - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/279234.pdf
- Data publikacji:
- 2011
- Wydawca:
- Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
- Tematy:
-
trimorph
layer-stacking
reference layer
classical plate theory - Opis:
-
The dynamic response of a viscously damped rectangular trimorph plate subjected to a sinusoidally distributed load was investigated for simply- supported boundary conditions. The governing equation for the nonlinear deflection of the plate, which is first introduced in this paper, was derived based on the classical plate theory (CPT) and the classical laminate theory (CLT). The governing equation was solved using the Navier method and direct numerical integration. Optimised time-domain response plots for a trimorph plate made up of aluminium (Al), polyvinylidene fluoride (PVDF) and lead zirconate titanate (PZT) layers revealed that only three out of the six possible layer configurations are necessary for determining the best layer-stacking. In determining the best layer-stacking for the optimised dynamic response, three factors were considered namely: the stiffness, natural frequency and damping constant. Both of the Al/PVDF/PZT or Al/PZT/PVDF configurations were found to produce the best response qualities i.e. high elastic stiffness, high natural frequency and low viscous damping. Frequency-domain plots were generated to compare the nonlinear and linear responses and it was discovered that the effect of the nonlinearity predictably reduces the natural frequency of the trimorph plate. This study can be applied to the analysis of optimised damage mitigation of intelligent car bodies and safety critical structures which are subject to potentially destructive loading conditions.
Przedstawiono badania dotyczące wiskotycznie tłumionej płyty trimorficznej poddanej sinusoidalnie rozłożonemu obciążeniu przy warunkach brzegowych typu swobodne podparcie. Wyprowadzono równanie ruchu płyty, pierwszy raz w tym artykule, opisujące nieliniowy efekt ugięcia na podstawie klasycznej teorii płyt (CPT) oraz klasycznej teorii laminatów (CLT). Równanie to rozwiązano metodą Naviera oraz bezpośrednim całkowaniem numerycznym. Zoptymalizowane wykresy odpowiedzi czasowych płyty wykonanej z aluminium (Al), polifluorku winylidenu (PVDF) oraz spieków cyrkonu i tytanu (PZT) wykazały, że tylko trzy z możliwych sześciu konfiguracji warstw trimorfu wystarczają do określenia najlepszego ułożenia warstw. Przy znajdowaniu najlepszej aranżacji warstw pod kątem zoptymalizowanej odpowiedzi dynamicznej płyty wzięto pod uwagę trzy czynniki: sztywność, częstość własną i stałą tłumienia.W tym kontekście najlepsze okazały się konfiguracje Al/PVDF/PZT oraz Al/PZT/PVDF – uzyskały najwyższą sztywność, największą częstość drgań własnych i najmniejszy współczynnik tłumienia. Wykresy otrzymane w dziedzinie częstości pozwoliły na porównanie odpowiedzi układu nieliniowego i zlinearyzowanego, ujawniając, zgodnie z przewidywaniami, że efekt nieliniowy zmniejsza częstość własną trimorfu. Wykazano także, że zaprezentowane badania mogą zostać zastosowane do analizy „inteligentnych” nadwozi samochodowych celującej w zoptymalizowane właściwości ze względu na ochronę przed uszkodzeniami oraz do krytycznych elementów bezpieczeństwa narażonych na potencjalne ryzyko zniszczenia. - Źródło:
-
Journal of Theoretical and Applied Mechanics; 2011, 49, 3; 641-664
1429-2955 - Pojawia się w:
- Journal of Theoretical and Applied Mechanics
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł