بررسی استاتیکی تیر کامپوزیتی هوشمند مجهز به عملگر خمشی/برشی پیزوالکتریک با استفاده از تئوری های مختلف با در نظر گرفتن اثر پواسون

در این مقاله، خیز استاتیکی تیر چندلایه کامپوزیتی مجهز به وصله پیزوالکتریک در دو حالت عملگر خمشی و برشی بررسی شده است. برای مدلسازی تیر از تئوری های مرتبه اول و مرتبه بالای برشی استفاده شده است. منتجه های تنش وصله پیزوالکتریک توسط تابع هوی ساید مدل شده اند. برای بدست آوردن پاسخ تحلیلی استاتیکی تیر با شرایط مرزی متفاوت، از روش فضای حالت استفاده شده است. تاثیر اثرات پوآسون مکانیکی و الکتریکی، تئوری تیر مورد استفاده، طول عملگر، محل وصله پیزوالکتریک، لایه چینی تیر و شرایط مرزی آن روی خیز استاتیکی مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین، پاسخ استاتیکی تیر مجهز به لایه کامل پیزوالکتریک استخراج و با پاسخ تیر مجهز به وصله پیزوالکتریک که طول آن به سمت طول تیر میل داده شده است، مقایسه گشته است. نتایج نشان می دهند که نادیده گرفتن اثر پوآسون در حالت عملگر خمشی برای تیر چندلایه زاویه دار باعث خطای قابل توجهی می شود. نتیجه مهم دیگر آنکه، چنانچه طول وصله پیزوالکتریک در تیر هوشمند به سمت طول تیر میل داده شود، نتایج با رفتار تیر مجهز به لایه کامل پیزوالکتریک در مود عملگر برشی یکسان نخواهد بود. علت این امر، مشارکت نداشتن وصله پیزوالکتریک در شرایط مرزی برشی تیر می باشد.