Deflection and Free Vibration of Sandwich Panel with Honeycomb Core on Winkler Elastic Foundation

محورهای موضوعی : فصلنامه شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک

یونس یوسفی ¹ (مربی، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد امیدیه، خوزستان، ایران.)
حسین وحدانی فر ² (دانشجوی کارشتاسی ارشد، دانشکده مکانیک، دانشگاه شهید چمران اهواز، خوزستان، ایران.)
رضا شیرانی ³ (دانشجوی کارشتاسی ارشد، دانشکده مکانیک، دانشگاه شهید چمران اهواز، خوزستان، ایران.)
محمد دهقانی ⁴ (دانشجوی دکتری، دانشکده مکانیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران)

تاریخ دریافت : 1395/09/17 تاریخ پذیرش : 1395/11/18 تاریخ انتشار : 2017/02/01

کلید واژه: Piezoelectric, Nano beam, Electromechanical-coupling, Radom vibrations,

چکیده مقاله :

In this paper deflection and free vibration of sandwich panel is studied. The core of Sandwich panels is made of hexagonal honeycomb and faces are made of two different materials of Carbon Fiber Reinforced Plastic and K-aryl/epoxy covering. The governing equations are deduced from the First order Sheer Deformation Theory (FSDT) and they are solved using Generalized Differential Quadrature Method (GDQM). The classical method in the references is used to verify the DQ method and to show that the applied GDQM method has a good results with compared to the references. Deflection of sandwich panel is investigated with two different load types. Finally natural frequency for the first 4 modes and the two different faces materials are calculated and the effect of various lengths to core thickness ratios and faces to honeycomb core thickness ratios are studied. Further, the effect of foundation stiffness coefficient on deflection and natural frequency are showed

چکیده انگلیسی:

. در این مقاله به بررسی خیز و ارتعاشات آزاد پنل ساندویچی پرداخته‌شده است. هسته ساندویچ پنل از نوع لانه‌زنبوری شش‌وجهی و رویه‌های آن از دو ماده متفاوت Carbon fiber reinforced plastic و K-aryl/epoxy در نظر گرفته‌شده است. معادلات حاکم بر پایه تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول استخراج گردیده و برای حل معادلات از روش عددی دیفرانسیل مربعات تعمیم‌یافته استفاده‌شده است. جهت اعتباربخشی به روش دیفرانسیل مربعات به‌کاررفته در این مقاله از روش کلاسیک با حل گالرکین ارائه‌شده در مراجع استفاده‌شده و نشان داده‌شده که روش دیفرانسیل مربعات تعمیم‌یافته به کار گرفته‌شده دارای نتایج خوب با درصد خطای نسبی پایین نسبت به مقاله مرجع یادشده است. تغییر شکل ایجادشده در پنل ساندویچی به ازای دو نوع بارگذاری متفاوت موردبررسی قرارگرفته است. درنهایت فرکانس‌های طبیعی برای چهار مد اول برای دو ماده متفاوت رویه‌ها به دست آورده شده و تأثیر نسبت‌های متفاوت طول به ضخامت هسته و نسبت ضخامت رویه‌ها به ضخامت هسته لانه‌زنبوری بر مقدار فرکانس طبیعی بررسی‌شده است. همچنین تأثیر ضریب سختی فونداسیون برخیز ایجادشده و فرکانس طبیعی، ارائه گردیده است.

منابع و مأخذ:

[1] Kim H. Kim J.H. Kim J. A review of piezoelectric energy harvesting based on vibration, International Journal       of Precision Engineering and Manufacturing, Vol.12, 2011, pp.1129-1141.

 

[2] Zamanian M. Rezaei H. Hadilu M, A comprehensive analysis on the discretization method of the equation of motion in piezoelectrically actuated micro beams, Smart Structures and Systems, Vol. 16, 2015, pp.891- 918,

 

[3] Ke L.L, Wang Y.S, Thermoelectric-mechanical vibration of piezoelectric Nano beams based on the nonlocal theory, Smart Materials and Structures,Vol. 21, 2012,

 

[4] Zhang Y. Cai S.CS. Deng L. Piezoelectric-based energy harvesting in bridge systems, Intelligent Material Systems and Structures, Vol. 25, 2014, pp.1414-1428.

 

[5] Dai X.Z. Wen Y.M, Li P, Yang J, Gao G.Y, Modeling, characterization and fabrication of vibration energy harvester using Terfenol-D/PZT/Terfenol-D composite transducer, Sensors and Actuators, Sensors and Actuators A: Physical volume 156, 2009, pp.350-358

 

[6] Eggborn T. Analytical models to predict power harvesting with piezoelectric materials, Dissertação de Mestrado - Virginia Polytechnic Institute and State University, 2003

 

[7] Erturk A. and Inman D.J. A distributed parameter electromechanical model for cantilevered piezoelectric energy harvesters, Journal of Vibration and Acoustics, volume130 2008, page 041002.

 

[8] Fakhzan M.N, Muthalif Asan G.A, Harvesting vibration energy using piezoelectric material: Modeling, simulation and experimental verifications, Mechatronics, volume 23, 2013, pp 61-6

 

 

[9] Ottman G.K, Hofmann H.F, Bhatt A.C, Lesieutre G.A, Adaptive piezoelectric energy harvesting circuit for wireless remote power supply, IEEE Transactions on Power Electronics volume 17,2002, pages 669 to 676.

 

[10] Azizi S, Ghazavi M. R, Rezazadeh G. Ahmadian I, Cetinkaya C, Tuning the primary resonances of a micro resonator using piezoelectric actuation, Nonlinear Dynamics,Vol. 76, 2014, pp. 839-852,

 

 [11]Erturk A, Inman DJ. An experimentallyvalidated bimorph cantilever model for piezoelectric energy harvesting from base excitations. Smart Mater Struct 2009;18:025009