Остання редакція: 2019-05-18
Анотація
Елементи конструкцій з п’єзокераміки знаходять широке застосування в сучасних технічних пристроях у якості ефективних електромеханічних перетворювачів енергії. І серед всього розмаїття конструктивних їх виконань певне місце займають п’єзоелементи у вигляді тонких конічних оболонок [1, 3, 4], які знаходять широке розповсюдження в медицині, морській техніці, аерокосмічній, атомній та нафтовій промисловості, цивільному будівництві у вигляді різноманітних сенсорів, випромінювачів та мікроприводів. Тому вивчення зв’язаних електромеханічних величин у п’єзоелементах конічної форми при різних варіантах їх закріплення, схеми електродування і типу навантаження має очевидне прикладне значення.
У даній доповіді на основі узагальнених на випадок електромеханіки гіпотез Кірхгофа-Лява дана постановка задачі про вісесиметричні нестаціонарні коливання кругової конічної оболонки скінченної довжини, яка утворена з жорстко з’єднаних між собою пружного (металевого) та електропружного (п’єзокерамічного) шарів [2]. Представлені різні варіанти граничних умов електричної групи, які моделюють роботу електропружного шару в режимі прямого та оберненого п’єзоефекту, та різні схеми секціонування струмопровідних покриттів. Механічна група граничних умов записана для випадку шарнірного закріплення торців оболонки.
Розроблена також скінченно-елементна модель біморфної «метал-п’єзокераміка» конічної оболонки, на основі якої можуть бути досліджені нестаціонарні режими роботи оболонки при вісесиметричному імпульсному електромеханічному навантаженні, у т.ч. з врахуванням її взаємодії з зовнішнім акустичним середовищем.
В цілому, в рамках даної моделі можуть бути досліджені перехідні процеси у електропружних тонкостінних оболонках як конічної, так циліндричної форми при різних комбінаціях електромеханічного її навантаження, можна оцінити вплив геометричних параметрів оболонки та схеми її електродування на нестаціонарні її коливанні, та розв’язати низку прикладних задач оптимального проектування п’єзоперетворювачів зазначеної форми.Ключові слова
Посилання
- Карнаухов В.Г. Параметрические колебания трехслойной конической пьезооболочки / В.Г. Карнаухов, В.И. Козлов, А.О. Рассказов, Т.В. Карнаухова // Механика композитных материалов. – 2003. – Т. 39, № 1. – C. 25-38.
- Янчевский И.В. Уравнения нестационарных колебаний электроупругих конической и цилиндрической оболочек конечной длины / И.В. Янчевский, А.А. Бабаев // Вісник ЗНУ. Сер. Фіз.-мат. науки. – 2017. – № 2. – С. 332-338.
- Wang W. Investigation for active vibration control of piezoelectric conical shell / W. Wang, Y. Wei, C. Wang, Zh. Zou // Engineering Mechanics. – 2008. – Vol. 25, Iss. 10. – P. 235-240.
- Tzou H.S. Structronics and actuation of hybrid electrostrictive/piezoelectric thin shells / H.S. Tzou, W.K. Chai, S.M. Arnold // J. of Vibration and Acoustics. – 2006. – Vol. 128, Iss. 1. – P. 79-87.