雙層功能性梯度壓電複合層板受平面動力負載之暫態響應

Transient response of a functionally graded piezoelectric two-layered medium under in-plane mechanical and electrical displacement impacts

張修嚴(Hsiu-Yen Chang)

指導教授 ： 應宜雄

淡江大學/工學院/航空太空工程學系碩士班/碩士(2012年)

https://doi.org/10.6846/TKU.2012.00552

摘要

本文分析雙異質功能性梯度壓電複合層板受平面動力負載之暫態響應，此複合材料乃由兩層不同厚度之功能性梯度壓電材料所構成的雙層複合條板，並在上、下表面施予平面機械應力與電位移之動力負載。解析時，首先利用拉普拉斯積分轉換法求得轉換域中的應力及電位移之解，再利用Durbin之數值拉普拉斯逆轉換法求得暫態時域解。數值結果則針對不同觀察點位置、不同材料厚度、不同梯度變化等情況作詳細計算與討論，並將本研究的特例與無梯度性的一般壓電材料作比較，以驗證本文數值結果之正確性。

關鍵字

功能性梯度 ； 壓電 ； 複合層板 ； 平面 ； 電位移

並列摘要

In this study, transient elastic waves propagating in a two-layered piezoelectric medium subjected to in-plane mechanical and electrical displacement impacts on the upper and lower free surfaces are investigated. The two-layered composite is constructed of two layers of functionally graded piezoelectric materials with different thicknesses. The integral transform method is applied to obtain stresses and electric displacements in the Laplace transform domain. The Durbin’s method for Laplace transform inversion is used to carry out the numerical inversions. The numerical results for different field points, different ratios of thicknesses, and different material properties are evaluated and discussed in detail.

並列關鍵字

Functionally graded ； Piezoelectric ； Bimaterials ； In-plane ； Electric displacement

參考文獻

廖雪吩 (2007)，應用數值拉普拉斯逆轉換法於壓電材料動力破壞之研究，淡江大學航空太空工程學系碩士班碩士論文。

許吉勝 (2008)，含有限長裂紋之彈壓電複合層板動力破壞分析，淡江大學航空太空工程學系碩士班碩士論文。

余智瑋 (2009)，含有限長裂紋之雙異質壓電複合層板動力破壞分析，淡江大學航空太空工程學系碩士班碩士論文。

林子翔 (2010)，含界面裂紋之雙層壓電複合層板受平面動力負載之暫態響應，淡江大學航空太空工程學系碩士班碩士論文。

Dubner, R., Abate, J., “Numerical inversion of Laplace transforms by relating them to the finite Fourier Cosine transform”, Journal of the Association for Computing Machinery, 15, 115-123, 1968.