Моделирование деформирования пластины с помощью расположенных на ее поверхности пьезоэлементов - Юрлова, Наталия Алексеевна; Ошмарин, Дмитрий Александрович; Севодина, Наталья Витальевна; Ковалев, Игорь Евгеньевич (Вычислительная механика сплошных сред, 2019)
Одно из направлений использования пьезоэлементов в современной технике связано с их применением для управления формой конструкции при действии на нее эксплуатационных нагрузок. Проблема изменения формы (геометрии) конструкции может быть вызвана, например, необходимостью минимизации перемещений на ее определенных участках, либо, наоборот, их максимизации с целью обеспечения стабильности формы при работе в реальных условиях. Благодаря наличию у пьезоматериалов обратного пьезоэффекта это возможно осуществить путем подачи на электродированные поверхности пьезоэлементов электрического напряжения заданной величины. Упругие конструкции с прикрепленными к их поверхностям упругими пьезоэлементами становятся электроупругими, и для реализации различных стратегий управления их механическим поведением необходимо сначала оценить возможности пьезоэлементов влиять на деформации, вызываемые внешними воздействиями различного типа. То есть пьезоэлементы должны обеспечивать контролируемое формоизменение, зависящее не только от характеристик их самих (размеров, физико-механических свойств материала, расположения), но и от параметров конструкции (ее геометрии, размеров, граничных условий, физико-механических характеристик) и действующих нагрузок. Влияние различных факторов на деформирование электроупругой конструкции при воздействии приложенного к пьезоэлементам электрического напряжения в данной работе устанавливалось численно, на основе математического моделирования, путем решения статической задачи электроупругости. Численная реализация осуществлялась методом конечных элементов в пакете прикладных программ ANSYS. Возможности использования пьезоэлементов для изменения формы конструкции при их различном количестве и разных вариантах размещения на поверхности продемонстрированы на примере консольно-защемленной пластинки.