تحليل الكترومكانيك استوانه چرخان ساخته شده از مواد پيزوالكتريك مدرج تابعي به كمك نظريه تغيير شكل برشي مرتبه بالا: حسگر و عملگر

در اين مقاله بر مبناي نظريه تغييرشكل برشي مرتبه بالا، معادلات الكتروالاستيك حاكم بر استوانه‌هاي جدار ضخيم متقارن محوري ساخته شده از مواد ناهمگن مدرج تابعي در حالت كلّي استخراج شده است. جابه جايي‌ها، تن شها و پتانسيل الكتريكي براي استوانه با دو سر بسته مقيد، به صورت تحليلي به دست آمده است. اين راهكار منجر به تعريف فرمولاسيون جديد براي تحليل پوسته‌هاي جدار ضخيم بر پايه نظريه تغييرشكل برشي شده است. معادلات تعادل مكانيكي به روش انرژي به دست آمد و براي يافتن معادلات تعادل الكتريكي از معادلات ماكسول و گاوس استفاده شد. حل معادلات حاكم در حالت عمومي )مستقل از مرتبه نظريه تغييرشكل برشي( به صورت كوپل مكانيكيالكتريكي و با استفاده از روش بردارهاي ويژه ارائه شد. در اين بررسي تمامي خواص الكترومكانيك در راستاي شعاعي به صورت تابع تواني فرض شده است. به منظور بررسي صحت نتايج، جابه جايي شعاعي، پتانسيل الكتريكي و تنش شعاعي استوانه جدار ضخيم همگن با نظريه‌ي الاستيسيته مستوي مقايسه و شباهت ها نشان داده شده است. به منظور بررسي تأثير افزايش مرتبه نظريه‌ي تغييرشكل برشي بر مقادير جابه‌جايي‌ها، تنش‌ها و پتانسيل الكتريكي، مقايسه‌اي بين نتايج حاصل از نظريه‌ي تغييرشكل برشي مرتبه اول و سوم صورت گرفته است. نتايج نشان مي‌دهد كه استفاده از تقريب مرتبه بالا براي تحليل الكتروالاستيك پوسته‌هاي استوانه‌اي ساخته شده از مواد پيزوالكتريك مدرج تابعي ضروري است. در انتها با بهره‌گيري از روش ارائه شده، تأثير بارگذاري‌هاي الكتريكي و مكانيكي بر رفتار تنش‌ها، جابه جايي‌ها و توزيع پتانسيل الكتريكي سيلندر بررسي شده است.