| تحلیل شکست دیسک پیزوالکتریک تحت بارهای مکانیکی و حرارتی به‌روش XFEM |
| کد مقاله : 1265-ISME2024 |
| نویسندگان |
|
حسین لکزیان *1، نارا تکیه2 1عضو هیئت علمی 2دانشجو دانشگاه مالک اشتر |
| چکیده مقاله |
| در این پژوهش، تحلیل شکست دیسک پیزوالکتریک، حاوی ترک مرکزی تحت بارهای مکانیکی و حرارتی بررسی می‌شود. بدین منظور، از روش تحلیلی انتگرال برهم‌کنش استفاده شده و در بخش نتایج، ضرایب شدت تنش مکانیکی با استفاده از این روش محاسبه شده است. روش عددی مورد استفاده در این پژوهش، روش المان محدود توسعه‌یافته (X-FEM ) است. تحلیل‌ها با استفاده از نرم‌افزار آباکوس انجام شده است که طی آن جابجایی‌های مکانیکی، پتانسیل الکتریکی و ضرایب شدت تنش مکانیکی در دیسک پیزوالکتریک با ترک مرکزی افقی و مایل به دست آمده‌اند. نتایج به‌دست‌آمده از شبیه‌سازی‌های عددی با نتایج تحلیلی مقایسه و ارزیابی شده‌اند. همچنین، برای صحت‌سنجی، این نتایج با مراجع معتبر مقایسه شده‌اند. علاوه بر این، تأثیر زاویه ترک بر ضرایب شدت تنش نیز بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهند که با افزایش زاویه ترک، ضریب شدت تنش ابتدا کاهش یافته و سپس افزایش می‌یابد، به‌طوری‌که در زاویه 50 درجه به حداقل می‌رسد و به میزان 3/8 درصد کاهش پیدا می‌کند. همچنین اثر شعاع ترک و بار ترمومکانیکی بر ضرایب شدت تنش مورد بررسی قرار گرفته‌است. یافته‌های این پژوهش می‌توانند به‌عنوان مرجعی برای طراحی و تحلیل دقیق‌تر حسگرهای پیزوالکتریک در کاربردهای صنعتی و مهندسی، به‌ویژه در صنایعی که نیاز به استفاده از مواد پیزوالکتریک تحت شرایط بارگذاری پیچیده دارند، مورد استفاده قرار گیرند. این نتایج همچنین می‌توانند برای بهبود عملکرد و افزایش دقت حسگرهای مخازن فشار بالا مفید باشند. |
| کلیدواژه ها |
| PZT-4، تحلیل شکست، شوک حرارتی، روش المان محدود پیشرفتهX-FEM |
| وضعیت: پذیرفته شده برای ارائه شفاهی |