Symulacyjne badanie skutków degradacji połączenia piezoaktuatora z belką

• Autorzy: Hoffman G , Nowak R. , Pietrzakowski M

Warianty tytułu

EN

Simulation investigation of degradation effects of the piezoactuator-beam coupling

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Efektywność współpracy piezoelektrycznego aktuatora z układem głównym zależy między innymi od jakości połączenia. Dlatego też degradacja warstwy łączącej jest ważnym aspektem badawczym. W niniejszej pracy przedmiotem badań jest belka swobodnie podparta z przyklejonym na jej powierzchni piezoelektrycznym aktuatorem, którego działanie wywołuje zginanie belki. Uszkodzenie zamodelowano jako zmianę sztywności ścinania warstwy kleju w ustalonym, zdegradowanym obszarze wzdłuż brzegu aktuatora. W celu weryfikacji modeli MES (opracowanych w dwóch programach ABAQUS i ANSYS) porównano wyniki symulacji z wynikami uzyskanymi metodą analityczną. Skupiono się na porównaniu rozkładów naprężeń stycznych w warstwie kleju w części uszkodzonej i nieuszkodzonej, ugięć belki oraz charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych w przypadku różnych sztywności warstwy. Uzyskana dostateczna zgodność wyników uzasadnia poprawność zastosowanych modeli MES.

EN

Efficiency of a piezoelectric actuator-beam interaction depends on the coupling quality. That is why glue layer degradation is one of the important research problems. Consideration of a simply supported beam with a surface mounted piezoelectric patch, which operates in bending mode, has been presented in this article. The glue degradation has been modeled as a modification of shear stiffness within the assumed area along the actuator edge. Verification of the FEM models (built using two programs ANSYS and ABAQUS) was performed comparing results with those obtained applying the analytical method. The comparison is focused on the results such as shear stresses distributions within the damaged and undamaged glue layer, beam deflections and amplitude-frequency characteristics calculated for different shear stiffness values. The results are in quite good agreement and prove correctness of the applied FEM models.

Słowa kluczowe

PL

aktuator piezoelektryczny; belka; degradacja połączenia; MES (metoda elementów skończonych); metoda elementów skończonych; model MES

EN

piezoelectric actuator; beam; coupling degradation; FEM; finite element method; FEM model

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Symulacji Komputerowej
• Czasopismo: Symulacja w Badaniach i Rozwoju
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 3, nr 1
• Strony: 19--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Hoffman G

• Politechnika Warszawska, IPBM, 02-524 Warszawa, ul. Narbutta 84

autor

Nowak R.

• Politechnika Warszawska, IPBM, 02-524 Warszawa, ul. Narbutta 84

autor

Pietrzakowski M

• Politechnika Warszawska, IPBM, 02-524 Warszawa, ul. Narbutta 84

Bibliografia

• 1. Pietrzakowski M.: Active Damping of Beams by Piezoelectric System: Effects of Bonding Layer Properties. International Journal of Solids and Structures, 38, 2001: 7885–7897.
• 2. Sun D., Tong L.: Closed-Loop Based Detection of Debonding of Piezoelectric Actuator Patches in Controlled Beams. International Journal of Solids and Structures, 40, 2003: 2449-2471.
• 3. Tylikowski A.: Effects of Piezoactuator Delamination on the Transfer Functions of Vibration Control Systems. International Journal of Solids and Structures, 38, 2001: 2189–2202.
• 4. Wang X.D. Meguid S.A.: On the Electroelastic Behaviour of a Thin Piezoelectric Actuator Attached to an Infinite Host Structure, International Journal of Solids and Structures, 37, 2000: 2231-2251.
• 5. ABAQUS HTML Documentation: Version 6.8, Dassault Systèmes, 2008.
• 6. Release 11.0 Documentation for ANSYS , ANSYS Ltd. 2006.