Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/11147/6868
Title: Analysis of electromechanical behavior of piezoelectric smart curved beams
Other Titles: Piezoelektrik akıllı eğri çubukların elektromekanik davranış analizleri
Authors: Yardımoğlu, Bülent
Aras, Tunç
Keywords: Piezoelectric smart curved beam
Electromechanical
ANSYS
Issue Date: Dec-2017
Publisher: Izmir Institute of Technology
Source: Aras, T. (2017). Analysis of electromechanical behavior of piezoelectric smart curved beams. Unpublished master's thesis, İzmir Institute of Technology, İzmir, Turkey
Abstract: In this study, electromechanical behavior of piezoelectric smart curved beam with variable radius of curvature is investigated using Finite Element Method. Firstly, a background of beam theories is provided as well as a discussion on the history of piezoelectric materials and the development of smart beams and smart curved beams. The deformations of curved beams, the differential equations for in-plane bending of curved beam with and without piezoelectric patch are presented. Finite element modeling of smart curved beam is done using ANSYS. The mesh size correctness and numerical accuracy is controlled by an equivalent straight cantilever beam having the same length, cross-section and loaded from its tip with the same amount of force that will be applied to the curved beam model. Tip displacement comparisons are done using an analytical and finite elements approach. The model is verified by comparing the analytical results of piezoelectric constitutive equations with results of finite elements method for a rectangular prism shaped piezoelectric patch. After the verification is complete, the consequent tip displacements on x direction and generated electric fields are observed after the loads of different magnitudes applied to the tip of piezoelectric curved beam. Finally, results are discussed.
Bu çalışmada, değişken eğrilik yarı çaplı akıllı eğri çubukların elektromekanik analizi Sonlu Elemanlar Yöntemi ile incelenmiştir. İlk önce, kiriş teoremleri ve piezoelektrik malzemelerin tarihi ele alınmıştır. Ardından piezoelektrik malzemelerin tarihi, piezoelektrik akıllı çubuk ve akıllı eğri çubukların gelişimi anlatılmıştır. Piezoelektrik eğri çubukların deformasyonu, piezoelektrik bantsız veya bantlı eğri çubukların düzlem içi bükülme diferansiyel denklemleri tanıtılmıştır. Akıllı eğri çubuğun sonlu eleman modellemesi ANSYS ile yapılmıştır. Eğri çubuk ile aynı uzunluğa, keside sahip ve aynı boyutta uç yükle yüklenmiş eş değer düz çubuk ile mesh boyutları ve numerik doğruluğu kontrol edilmiştir.Diktörtgenler prizması şeklindeki piezoelektrik bant için, temel piezoelektrik denklemlerinden sonuçlar ile sonlu elemanlar metodunun sonuçları karşılaştırılarak; model doğrulanmıştır. Doğrulamanın ardından farklı büyüklükteki kuvvetlerin piezoelektrik eğri çubuğa uygulanması sonucunda, çubuk ucundaki x ekseni yönündeki yer değiştirmeler ve oluşturulan elektrik alanlar gözlenmiştir. En sonunda, sonuçlar değerlendirilmiştir.
Description: Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2017
Full text release delayed at author's request until 2021.01.17
Includes bibliographical references (leaves: 40-49)
Text in English; Abstract: Turkish and English
URI: http://hdl.handle.net/11147/6868
Appears in Collections:Master Degree / Yüksek Lisans Tezleri

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
T001725.pdfMasterThesis1.56 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open
Show full item record


CORE Recommender

Page view(s)

114
checked on Mar 27, 2023

Download(s)

70
checked on Mar 27, 2023

Google ScholarTM

Check





Items in GCRIS Repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.