Modelling of matrix degradation in piezocomposite actuators using graded material approximation

• Autorzy: Pietrzakowski M.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie degradacji osnowy w piezokompozytowych aktuatorach z zastosowaniem koncepcji materiału gradientowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The work deals with modelling of material degradation in piezoelectric fiber composite (PFC) layers, which operate as actuators in active laminated plates. The considered degradation process concerns reduction of the matrix material stiffness and is described based on the functionally graded material approach. It is assumed that distribution of the matrix damage, which develops at the outer surface of the actuator layer and progresses toward its inner part, can be approximated according to a power function. The dynamic analysis and calculations are focused on changes in the natural frequencies and amplitude-frequency characteristics of the active laminated plate depending on the degradation level.

PL

Praca dotyczy modelowania degradacji materiałowej w warstwach piezokompozytowych stosowanych jako aktuatory w aktywnych płytach laminowanych. Rozważany proces degradacji ograniczono do redukcji sztywności osnowy i opisano zgodnie z koncepcją materiału gradientowego. Założono, że rozkład uszkodzenia osnowy, które rozwija się na powierzchni zewnętrznej warstwy aktuatora i rozszerza do jej wnętrza, można w przybliżeniu opisać funkcją potęgową. Analizę dynamiczną i obliczenia ukierunkowano na określenie zmian częstości drgań własnych i charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych badanej aktywnej płyty w zależności od zakresu degradacji osnowy.

Słowa kluczowe

EN

laminated plate; piezoelectric control; piezocomposite actuator; material degradation; graded material

PL

płyta laminowana; sterowanie piezoelektryczne; piezokompozytowy aktuator; degradacja materiałowa; materiał gradientowy

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Mechanics / AGH University of Science and Technology
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 28, no. 2
• Strony: 50--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Pietrzakowski M.

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

Bibliografia

• Bent A.A., Hagood N.W. 1997, Piezoelectric fiber composites with interdigitated electrodes. J. of Intell. Mater. Syst. and Struct., vol. 8, pp. 903-919.
• Diaz Valdes S.H., Soutis C. 1999, Delamination detection in composite laminates from variations of their modal characteristics. J. of Sound and Vibration, 228(1), pp. 1-9.
• Pietrzakowski M. 2003, Composites with piezoceramic fibers and interdigitated electrodes in vibration control. Mechanika, AGH, Kraków, 22(3), pp. 375-380.
• Pietrzakowski M. 2006, Active control of plates using functionally graded piezocomposite layers. Mechanics and Mechanical Engineering, 10(1), pp. 117-125.
• Pietrzakowski M. 2008, Vibration reduction of laminated plates with various piezoelectric functionally graded actuators. Proceedings of the 9th Biennial ASME Conference on Engineering Systems Design and Analysis ESDA2008, Haifa, Israel, 1-7.
• Sampaio R.P.C., Maia N.M.M., Silva J.M.M. 1999, Damage detection using the frequency-response-function curvature method. J. of Sound and Vibration 226(5), pp. 1029-1042.
• Sevostianov I., Sookay N.K. von Klemperer C.J., Verijenko V.E. 2003, Environmental degradation using functionally graded material approach. Composite Structures 62, pp. 417-421.
• Tylikowski A. 2004, Stability of functionally graded plate under in-plane time-dependent compression. Mechanics and Mechanical Engineering, vol. 7, No 2, pp. 5-12.
• Zou Y., Tong L., Steven G.P. 2000, Vibration-based model-dependent damage (delamination) identification and health monitoring for composite structures - review. Journal of Sound and Vibration, 230(2), pp. 357-378.