Electro-Thermo-Mechanical Response of Thick-Walled Piezoelectric Cylinder Reinforced by Boron-Nitride Nanotubes
Выполнен расчет электротермоупругих напряжений в пьезоэлектрическом полимерном толстостенном цилиндре, упрочненном нанотрубками из нитрида бора и подвергнутом электротермомеханическому нагружению. Электротермоупругие характеристики пьезо-электрического композита, упрочненного нановолокнами, рассчи...
Saved in:
| Published in: | Проблемы прочности |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2013
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111644 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Electro-Thermo-Mechanical Response of Thick-Walled Piezoelectric Cylinder Reinforced by Boron-Nitride Nanotubes / A. Ghorbanpour Arani, A. Haghshenas, S. Amir, M.R. Mozdianfard, M. Latifia // Проблемы прочности. — 2013. — № 1. — С. 140-158. — Бібліогр.: 23 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-111644 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Ghorbanpour Arani, A. Haghshenas, A. Amir, S. Latifia, M. Mozdianfard, M.R. 2017-01-13T14:06:52Z 2017-01-13T14:06:52Z 2013 Electro-Thermo-Mechanical Response of Thick-Walled Piezoelectric Cylinder Reinforced by Boron-Nitride Nanotubes / A. Ghorbanpour Arani, A. Haghshenas, S. Amir, M.R. Mozdianfard, M. Latifia // Проблемы прочности. — 2013. — № 1. — С. 140-158. — Бібліогр.: 23 назв. — англ. 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111644 539.4 Выполнен расчет электротермоупругих напряжений в пьезоэлектрическом полимерном толстостенном цилиндре, упрочненном нанотрубками из нитрида бора и подвергнутом электротермомеханическому нагружению. Электротермоупругие характеристики пьезо-электрического композита, упрочненного нановолокнами, рассчитывали с помощью модифицированной микромеханической модели, позволяющей учитывать взаимосвязь между электрическими, тепловыми и упругими силовыми полями. Исходя из предположения о линейности, однородности и ортотропности материала пьезоэлектрического композита, упрочненного нановолокнами, при воздействии равномерного поля напряжений получены основные уравнения для осесимметричной деформации толстостенного цилиндра, подвергнутого равномерному внутреннему и внешнему давлению, осевой электрической нагрузке, и определена разность температур на внутреннем и внешнем радиусах цилиндра. Для условий закрепления торцов цилиндра, позволяющих изменять его длину, рассчитаны перемещения, деформации и напряжения в местах, значительно удаленных от торцов. Анализ расчетных напряжений показывает, что увеличение количества нанотрубок из нитрида бора в продольном направлении цилиндра приводит к уменьшению эффективного напряжения. В то же время анализ перемещений в радиальном направлении свидетельствует о том, что оптимальный состав композита обеспечивает 5%-ное содержание нанотрубок из нитрида бора. При нормальных условиях работы пьезоцилиндра влияние тепловых и механических факторов на величину эффективного напряжения существенно выше, чем электрических, в связи с чем данная структура пьезоэлектрического композита, упрочненного нановолокнами, больше применима для пьезодатчиков, чем для пьезоприводов. Виконано розрахунок електротермопружних напружень у п’єзоелектричному циліндрі, зміцненому нанотрубками з нитриду бору та підданому електро-термомеханічному навантаженню. Електротермопружні характеристики п’єзо-електричного композита, зміцненого нановолокнами, розраховували за допомогою модифікованої мікромеханічної моделі, що дозволяє враховувати взаємозв’язок між електричними, тепловими і пружними силовими полями. На основі припущення про лінійність, однорідність та ортотропність мате ріалу п’єзоелектричного композита, зміцненого нановолокнами, при дії рівномірного поля напружень отримано основні рівняння для осесиметричної деформації товстостінного циліндра, що знаходиться під дією рівномірного внутрішнього і зовнішнього тиску, осьового електричного навантаження, і визначено різницю температур на внутрішньому і зовнішньому радіусах циліндра. Для умов закріплення торців циліндра, що дозволяє змінити його довжину, розраховано переміщення, деформації і напруження в місцях на значній відстані від торців. Аналіз розрахункових напружень показує, що зі збільшенням нанотрубок із нітриду бору в поздовжньому напрямку циліндра зменшується ефективне напруження. У той же час аналіз переміщень у радіальному напрямку свідчить, що оптимальний склад композита забезпечує 5%-ний вміст нанотрубок із нітриду бору. За нормальних умов роботи п’єзоциліндра вплив теплових і механічних чинників на величину ефективного напруження суттєво вищий, аніж електричних, у зв’язку з чим дана структура п’єзоелектричного композита, зміцненого нановолокнами, більше використовується для п’єзодатчиків, ніж для п’єзоприводів. en Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України Проблемы прочности Научно-технический раздел Electro-Thermo-Mechanical Response of Thick-Walled Piezoelectric Cylinder Reinforced by Boron-Nitride Nanotubes Электротермомеханические характеристики толстостенного пьезо-электрического цилиндра, упрочненного нанотрубками из нитрида бора Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Electro-Thermo-Mechanical Response of Thick-Walled Piezoelectric Cylinder Reinforced by Boron-Nitride Nanotubes |
| spellingShingle |
Electro-Thermo-Mechanical Response of Thick-Walled Piezoelectric Cylinder Reinforced by Boron-Nitride Nanotubes Ghorbanpour Arani, A. Haghshenas, A. Amir, S. Latifia, M. Mozdianfard, M.R. Научно-технический раздел |
| title_short |
Electro-Thermo-Mechanical Response of Thick-Walled Piezoelectric Cylinder Reinforced by Boron-Nitride Nanotubes |
| title_full |
Electro-Thermo-Mechanical Response of Thick-Walled Piezoelectric Cylinder Reinforced by Boron-Nitride Nanotubes |
| title_fullStr |
Electro-Thermo-Mechanical Response of Thick-Walled Piezoelectric Cylinder Reinforced by Boron-Nitride Nanotubes |
| title_full_unstemmed |
Electro-Thermo-Mechanical Response of Thick-Walled Piezoelectric Cylinder Reinforced by Boron-Nitride Nanotubes |
| title_sort |
electro-thermo-mechanical response of thick-walled piezoelectric cylinder reinforced by boron-nitride nanotubes |
| author |
Ghorbanpour Arani, A. Haghshenas, A. Amir, S. Latifia, M. Mozdianfard, M.R. |
| author_facet |
Ghorbanpour Arani, A. Haghshenas, A. Amir, S. Latifia, M. Mozdianfard, M.R. |
| topic |
Научно-технический раздел |
| topic_facet |
Научно-технический раздел |
| publishDate |
2013 |
| language |
English |
| container_title |
Проблемы прочности |
| publisher |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Электротермомеханические характеристики толстостенного пьезо-электрического цилиндра, упрочненного нанотрубками из нитрида бора |
| description |
Выполнен расчет электротермоупругих напряжений в пьезоэлектрическом полимерном
толстостенном цилиндре, упрочненном нанотрубками из нитрида бора и подвергнутом
электротермомеханическому нагружению. Электротермоупругие характеристики пьезо-электрического композита, упрочненного нановолокнами, рассчитывали с помощью модифицированной микромеханической модели, позволяющей учитывать взаимосвязь между электрическими, тепловыми и упругими силовыми полями. Исходя из предположения о линейности,
однородности и ортотропности материала пьезоэлектрического композита, упрочненного
нановолокнами, при воздействии равномерного поля напряжений получены основные уравнения для осесимметричной деформации толстостенного цилиндра, подвергнутого равномерному внутреннему и внешнему давлению, осевой электрической нагрузке, и определена разность температур на внутреннем и внешнем радиусах цилиндра. Для условий закрепления
торцов цилиндра, позволяющих изменять его длину, рассчитаны перемещения, деформации и
напряжения в местах, значительно удаленных от торцов. Анализ расчетных напряжений
показывает, что увеличение количества нанотрубок из нитрида бора в продольном направлении цилиндра приводит к уменьшению эффективного напряжения. В то же время анализ
перемещений в радиальном направлении свидетельствует о том, что оптимальный состав
композита обеспечивает 5%-ное содержание нанотрубок из нитрида бора. При нормальных
условиях работы пьезоцилиндра влияние тепловых и механических факторов на величину
эффективного напряжения существенно выше, чем электрических, в связи с чем данная
структура пьезоэлектрического композита, упрочненного нановолокнами, больше применима
для пьезодатчиков, чем для пьезоприводов.
Виконано розрахунок електротермопружних напружень у п’єзоелектричному
циліндрі, зміцненому нанотрубками з нитриду бору та підданому електро-термомеханічному навантаженню. Електротермопружні характеристики п’єзо-електричного композита, зміцненого нановолокнами, розраховували за допомогою модифікованої мікромеханічної моделі, що дозволяє враховувати
взаємозв’язок між електричними, тепловими і пружними силовими полями.
На основі припущення про лінійність, однорідність та ортотропність мате
ріалу п’єзоелектричного композита, зміцненого нановолокнами, при дії рівномірного поля напружень отримано основні рівняння для осесиметричної
деформації товстостінного циліндра, що знаходиться під дією рівномірного
внутрішнього і зовнішнього тиску, осьового електричного навантаження, і
визначено різницю температур на внутрішньому і зовнішньому радіусах
циліндра. Для умов закріплення торців циліндра, що дозволяє змінити його
довжину, розраховано переміщення, деформації і напруження в місцях на
значній відстані від торців. Аналіз розрахункових напружень показує, що зі
збільшенням нанотрубок із нітриду бору в поздовжньому напрямку циліндра
зменшується ефективне напруження. У той же час аналіз переміщень у
радіальному напрямку свідчить, що оптимальний склад композита забезпечує
5%-ний вміст нанотрубок із нітриду бору. За нормальних умов роботи
п’єзоциліндра вплив теплових і механічних чинників на величину ефективного напруження суттєво вищий, аніж електричних, у зв’язку з чим дана
структура п’єзоелектричного композита, зміцненого нановолокнами, більше
використовується для п’єзодатчиків, ніж для п’єзоприводів.
|
| issn |
0556-171X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111644 |
| citation_txt |
Electro-Thermo-Mechanical Response of Thick-Walled Piezoelectric Cylinder Reinforced by Boron-Nitride Nanotubes / A. Ghorbanpour Arani, A. Haghshenas, S. Amir, M.R. Mozdianfard, M. Latifia // Проблемы прочности. — 2013. — № 1. — С. 140-158. — Бібліогр.: 23 назв. — англ. |
| work_keys_str_mv |
AT ghorbanpourarania electrothermomechanicalresponseofthickwalledpiezoelectriccylinderreinforcedbyboronnitridenanotubes AT haghshenasa electrothermomechanicalresponseofthickwalledpiezoelectriccylinderreinforcedbyboronnitridenanotubes AT amirs electrothermomechanicalresponseofthickwalledpiezoelectriccylinderreinforcedbyboronnitridenanotubes AT latifiam electrothermomechanicalresponseofthickwalledpiezoelectriccylinderreinforcedbyboronnitridenanotubes AT mozdianfardmr electrothermomechanicalresponseofthickwalledpiezoelectriccylinderreinforcedbyboronnitridenanotubes AT ghorbanpourarania élektrotermomehaničeskieharakteristikitolstostennogopʹezoélektričeskogocilindraupročnennogonanotrubkamiiznitridabora AT haghshenasa élektrotermomehaničeskieharakteristikitolstostennogopʹezoélektričeskogocilindraupročnennogonanotrubkamiiznitridabora AT amirs élektrotermomehaničeskieharakteristikitolstostennogopʹezoélektričeskogocilindraupročnennogonanotrubkamiiznitridabora AT latifiam élektrotermomehaničeskieharakteristikitolstostennogopʹezoélektričeskogocilindraupročnennogonanotrubkamiiznitridabora AT mozdianfardmr élektrotermomehaničeskieharakteristikitolstostennogopʹezoélektričeskogocilindraupročnennogonanotrubkamiiznitridabora |
| first_indexed |
2025-12-07T18:45:39Z |
| last_indexed |
2025-12-07T18:45:39Z |
| _version_ |
1850876246755377152 |