تحلیل الاستیک اتصال لوله های کامپوزیتی با لایه های پیزو الکتریک تحت بارگذاریهای خمشی و پیچشی

بطور کلی مواد هوشمند بصورت حسگر و تحریک کننده در سازه های مهندسی بسیار موفق عمل می نمایند. با این وجود، مطالعات صورت گرفته در حوزه کاربرد مواد هوشمند در سیستم های اتصالچسبی، بسیار کم است. منظور از بکار گیری سیستم اتصال هوشمند در لوله ها، کاهش تمرکز تنش و بهبود استحکام اتصال لوله می باشد. در این تحقیق، سیستم اتصال کامپوزیتی هوشمند دارای لایه های پیزو الکتریک بعنوان تحریک کننده مورد بررسی قرار گرفته است. بمنظور طراحی و بهینه سازی اینگونه اتصال، مدل تحلیلی بر اساس تئوری مرتبه اول برشی می باشد. این مدل قادر به در نظر گرفتن تاثیر الکترو مکانیکی اتصال با لایه های پیزو الکتریک می باشد. بعلاوه وقتی، اتصال تحت ممان خمشی و ممان پیچشی در انتهای اتصال قرار می گیرد، فرایند تحلیل با جزئیات تشریح شده است.روش فضای حالت برای دستیابی حل تحلیلی شامل توزیع تنش برشی و عمودی در لایه چسب بکار گرفته شده است. در انتها شبیه سازی عددی برای توصیف طراحی و بهینه سازی سیستم اتصال تحت ممان خمشی، پیچشی و میدان های الکتریکی شامل اعمال میدان های الکتریکی مثبت ومنفی یه لایه های پیزو الکتریک در کاهش تمرکز تنش در لایه چسبی، مورد بحث قرار گرفته است. نتایج حاکی از آنست که با استفاده از مواد پیزوالکتریک در لوله می توان تمرکز تنش های برشی و نرمال در لایه چسب را با تنظیم و کنترل هوشمند میدان های الکتریکی ایجاد شده در لایه ها و نوارهای پیزوالکتریک بکار رفته ( متناسب با بارهای خارجی وارده) بشدت کاهش داد.

Keywords:

اتصال لوله کامپوزیتی , لایه پیزو الکتریک , تحلیل تنش