Vibration control of functionally graded piezoelectric plates

• Autorzy: Pietrzakowski M.

Warianty tytułu

PL

Sterowanie drganiami gradientowych, piezoelektrycznych płyt

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study develops the modelling of active laminated plates with homogeneous piezopolimer sensor layers and newly proposed piezoelectric functionally graded actuator layers. In the considered model the transverse distribution of electromechanical properties is defined by a variation of the PZT ceramic constituent, which is described by the exponential function. The effective electromechanical properties of the composite are obtained based on the rule of mixtures. The governing equations for laminated plates are formulated. The control strategy is based on the constant gain velocity feedback. The effects of the applied distribution of piezoceramic fraction within the actuator layers on the structural response of the plate including changes in the natural frequencies and reduction of the resonant amplitudes are numerically examined.

PL

Praca jest rozwinięciem modelowania aktywnych, laminowanych płyt zawierających jednorodne, piezopolimerowe warstwy pomiarowe oraz nowego typu warstwy wykonawcze (aktuatory) z piezokompozytu o strukturze gradientowej. Rozkład właściwości elektromechanicznych w kierunku poprzecznym aktuatora wyznaczony jest przez zmienny udział piezoceramiki PZT, który w rozważanym modelu opisany jest funkcją wykładniczą. Efektywne elektromechaniczne właściwości kompozytu określono na podstawie prawa mieszanin. Sformułowano równanie ruchu płyty, zakładając sterowanie z prędkościowym sprzężeniem zwrotnym o stałym współczynniku wzmocnienia. Zbadano symulacyjnie wpływ parametrów rozkładu składnika piezoelektrycznego w warstwach aktuatorów na częstości drgań własnych i charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowe aktywnej płyty, ze szczególnym uwzględnieniem redukcji amplitud rezonansowych w określonym przedziale częstotliwości.

Słowa kluczowe

EN

laminated plate; piezoelectric control; functionally graded actuators

PL

płyty laminowane; sterowanie piezoelektrykiem; gradientowe aktuatory

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Mechanics / AGH University of Science and Technology
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 26, no. 4
• Strony: 181--186
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Pietrzakowski M.

• Institute of Machine Design Fundamentals, Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland,

Bibliografia

• [1] Almajid A.,Taya M.,Hudnut S.: Analysis of out-of-plane displacement and stress field in a piezocomposite plate with functionally graded microstructure. International Journal of Solids and Structures, 38, 2001, pp. 3377-3391
• [2] Chi S.H., Chung Y.L.: Mechanical behavior of functionally graded material plates under transverse load - Part 1: Analysis. International Journal of Solids and Structures, 43, 2006, pp. 3657-3674
• [3] He X.Q., Ng T.Y., Sivashanker S., Liew K.M.: Active control of FGM plates with integrated piezoelectric sensors and actuators. International Journal of Solids and Structures, 38, 2001, pp. 1641-1655
• [4] Loy C.T., Lam K.Y., Reddy J.N.: Vibration of functionally graded cylindrical shells. International Journal of Mechanical Sciences, 41, 1999, pp. 309-324
• [5] Pietrzakowski M.: Active control of plates using functionally graded piezocomposite layers. Mechanics and Mechanical Engineering, vol. 10, No. 1, 2006, pp. 117-125
• [6] Praveen G.N., Reddy J.N.: Nonlinear transient thermoelastic analysis of functionally graded ceramic metal plates. International Journal of Solids and Structures, 35, 1998, pp. 4457-447
• [7] Ray M.C., Sachade H.M.: Finite element analysis of smart functionally graded plates. International Journal of Solids and Structures, 43, 2006, pp.5468-5484
• [8] Reddy J.N.: On laminated composite plates with integrated sensors and actuators. Engineering Structures, 21, 1999, pp. 568-593
• [9] Tylikowski A.: Stability of functionally graded plate under in-plane time-dependent compression. Mechanics and Mechanical Engineering, vol. 7, No. 2, 2004, pp. 5-12
• [10] Wang S.Y.: A finite element model for the static and dynamic analysis of a piezoelectric bimorph. International Journal of Solids and Structures, 41, 2004, pp. 4075-4096
• [11] Woo J., Meguid S.A.: Nonlinear analysis of functionally graded plates and shallow shells. International Journal of Solids and Structures, 38, 2001, pp. 7409-7421
• [12] Zenkour A.M.: Generalized shear deformation theory for bending analysis of functionally graded plates. Applied Mathematical Modelling, 30, 2006, pp. 67-84