Eğri eksenli Piezoelektrik kirişlerde deformasyon analizi

Abstract

Bu çalışmada, bir piezoelektrik eğri eksenli bi-morph kirişin deformasyon ve elektriksel davranışlarını tarif eden bir matematiksel model geliştirilmiştir. İki tabakadan oluşan kompozit kirişin iç kısmındaki malzemenin piezolektrik özelliklerine sahip olduğu, dış kısmındaki malzemenin kompozit kirişin elastik davranış sergilemesi amacıyla yerleştirildiği düşünülmektedir. Piezoelektrik malzemeler için tarif edilen temel denklemler kullanılarak model için genel denklemler türetilmiştir.Bu model, ilk olarak, ?tetikleyici (actuator)? olarak tasarlanan kirişteki deformasyon analizini yapmak için kullanılmış ve elde edilen sonuçlar aynı problem için Shi?nin [1] tasarladığı model sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Modelin güvenirliliğinin sınandığı bu karşılaştırmalarda Shi?nin çözümü [1] ile mükemmel bir uyumun sağlandığı gözlenmiştir. Matematiksel model, ?algılayıcı (sensör)? olarak davranan bir ucu sabit diğer ucuna eğilme momenti uygulanan piezoelektrik eğri eksenli bi-morph kiriş için çözülmüş ve gerilme, elektrik potansiyeli ve yer değiştirme bileşenleri dağılımları çizelgeler halinde sunulmuştur.Anahtar Kelimeler: Piezoelektrik malzemeler, eğri eksenli bi-morph kiriş, algılayıcı (sensör) ve tetikleyici (actuator), analitik model, eğilme momenti

In this study, a mathematical model which describes the deformation and electrical behaviors of a bi-morph piezoelectric curved beam is developed. It is considered that the two-layer composite beam consists of an inner layer material which has piezoelectric properties and an outer layer behaving as an elastic material. By using the basic equations that introduced for piezoelectric materials, general equations are derived for the model.First, this model is used for the deformation analysis of the beam designed as ?actuator? and the results are compared with those of a model designed by Shi [1]. Verification is satisfied with those comparisons and a perfect agreement is obtained.The mathematical model is then solved for a bi-morph piezoelectric curved beam behaving as a ?sensor?, fixed at one end and the other end is under pure bending moment. Distribution of stresses, electric potential and displacement components are presented in figures.