حل تحليلي اثر كوپلينگ الكترومكانيكي بر روي تنش هاي برون صفحه اي در لبه هاي آزاد چند لايه هاي پيزوالكتريك زاويه دار تحت بارگذاري مكانيكي

Analytical Solution of Electromechanical Coupling Effect on Interlaminar Stresses at Free-Edges of Angle-Ply Piezoelectric Laminates under Mechanical Loading

در اين مقاله، يك حل تحليلي براي بررسي اثر كوپلينگ الكترومكانيكي بر روي تنشهاي بين لايه‌اي در لبه آزاد ورق چند لايه پيزوالكتريك زاويه-دار ارايه گرديده است. به همين منظور با استفاده از يك روش تغييراتي، به تحقيق در مورد اثر لبه آزاد در يك ورق چند لايه پيزوالكتريك با طول نامحدود و تحت كرنش طولي يكنواخت پرداخته شده است. با به كارگيري تيوري تغيير شكل برشي مرتبه‌ي دوم، مقايسه‌اي بين تحليل چند لايه پيزوالكتريك در دو حالت كوپل و غير كوپل انجام شده است. هم‌چنين حل‌هاي تحليلي به‌دست آمده با نتايج عددي موجود، مورد مقايسه و بحث قرار گرفته است. نتايج به‌دست آمده حاكي از آن است كه تاثير كوپلينگ الكترومكانيكي بر تنش‌‌هاي بين لايه اي در لبه آزاد چند لايه‌ي متعامد، خيلي بيشتر از چند لايه‌ي زاويه‌دار است.

In this paper, an analytical solution is presented to consider the effect of electromechanical coupling on the interlaminar stresses at the free-edge of an angle-ply piezoelectric laminated plate. To this end, a variational approach is used to investigate the free-edge effect in a long laminated piezoelectric plate under uniform axial strain. A comparison of coupled and uncoupled piezoelectric analysis is performed using the second-order shear deformation plate theory. The analytical solutions are discussed and compared with numerical results available in the literature. It is found that the interlaminar stresses at the free-edge are significantly higher in the coupled case for cross-ply laminates, whereas the coupling effect for the symmetric angle-ply laminate is of minor significance.