Zeitschrift für angewandten Maschinenbau

Abstrakt

Vorübergehende thermoelektroelastische Reaktion eines funktional abgestuften piezoelektrischen Materialstreifens mit zwei parallelen Rissen in beliebigen Positionen

Ueda S und Kishimoto T

In diesem Artikel wird das Problem zweier paralleler Risse an beliebigen Stellen eines Streifens aus funktional abgestuftem piezoelektrischem Material (FGPM) unter vorübergehenden thermischen Belastungsbedingungen analysiert. Dabei wird angenommen, dass die thermoelektroelastischen Eigenschaften des Streifens kontinuierlich entlang der Dicke des Streifens variieren und dass die Rissflächen thermisch und elektrisch isoliert sein sollen. Durch die Verwendung sowohl der Laplace-Transformation als auch der Fourier-Transformation werden die thermischen und elektromechanischen Probleme auf zwei Systeme singulärer Integralgleichungen reduziert. Die singulären Integralgleichungen werden numerisch gelöst, und dann wird eine numerische Methode eingesetzt, um die zeitabhängigen Lösungen mithilfe einer Laplace-Inversionstechnik zu erhalten. Die Intensitätsfaktoren im Zeitverlauf für verschiedene geometrische und Materialparameter werden berechnet und grafisch dargestellt. Temperaturänderungen sowie die Spannungs- und elektrischen Verschiebungsverteilungen in einem vorübergehenden Zustand werden ebenfalls berücksichtigt.