Термомеханика неупругих тонкостенных элементов конструкций с пьезоэлектрическими сенсорами и актуаторами при гармоническом нагружении (обзор)

Abstract

Представлено моделі, чисельно-аналітичні методи та результати дослідження вимушених резонансних коливань і дисипативного розігріву непружних тонкостінних елементів конструкцій з п’єзоелектричними сенсорами та актуаторами при моногармонічному механічному й електричному навантаженнях. Термомеханічна поведінка пасивних і п’єзоактивних матеріалів описується концепцією комплексних характеристик. Прийнято, що вони залежать від температури й інваріантів тензора деформацій. Для моделювання коливань і дисипативного розігріву тонкостінних елементів з сенсорами та актуаторами використано класичні й уточнені термомеханічні теорії. Розв’язки нелінійних зв’язаних задач термомеханіки тонкостінних елементів отримано з використанням ітераційних та чисельних методів. Розглянуто теплове руйнування вказаних елементів. Описано методи розрахунку критичних параметрів електричного та механічного моногармонічного навантаження, а також методи аналізу закритичного стану. Досліджено вплив різних факторів на ефективність активного демпфування резонансних коливань непружних тонкостінних елементів конструкцій за допомогою п’єзоелектричних сенсорів та актуаторів.

The models, numerical-analytical methods and results of studying the forced resonance vibrations and dissipative heating of the thin-wall inelastic structural members with piezoelectric sensors and actuators under monoharmonic mechanical and electric loading are presented. The thermomechanical behavior of passive and piezoactive materials is described using the concept of complex characteristics. It is assumed that these characteristics depend on temperature and the strain tensor invariants. The classical and refined thermomechanical theories are used in modeling the vibrations and dissipative heating of the thin-wall structural members with sensors and actuators. The solutions of nonlinearly coupled problems of thermomechanics of thin-wall structural members are obtained by use of iteration and numerical methods. The thermal failure of the structural members is considered. The methods of analysis of the critical parameters of electrical and mechanical monoharmonic loading as well as the methods of analysis of postcritical state are described. An influence of different factors on effectiveness of active damping of the resonance vibrations of inelastic thin-wall structural members by the piezoelectric sensors and actuators is studied.