Áp dụng phương pháp đồng nhất hóa vật liệu dự báo tính chất cơ điện từ của vật liệu tổng hợp hai pha
Email:
nguyenluongthien140686@gmail.com
Từ khóa:
composite 2 pha, vật liệu áp điện, vật liệu áp từ, nguyên lý trung bình, phương pháp đồng nhất hóa, hệ số cơ điện từ
Tóm tắt
Vật liệu composite với hai pha áp điện và áp từ (MEE) được sử dụng rất nhiều trong đời sống hàng ngày cũng như các ngành trong công nghiệp. Việc nghiên cứu các tính chất cơ lý của loại vật liệu này rất được chú trọng từ hai thập kỉ nay, để phát triển những vật liệu thông minh ứng dụng cho nhiều ngành công nghiệp. Vật liệu MEE là sự kết hợp giữa vật liệu áp điện và vật liệu áp từ. Đặc tính đặc trưng của nó là sự thay đổi các tính chất cơ lý áp điện bởi từ trường và ngược lại. Việc xác định các tính chất cơ lý ở cấp độ vật liệu vĩ mô (hệ số dẫn điện, dẫn từ, hệ số điện – từ...) luôn đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu, tính toán và phát triển loại vật liệu này. Trong bài báo này, tác giả sử dụng phương pháp giải tích dựa trên nguyên lý trung bình và phương pháp đồng nhất hóa đề tìm ra ứng xử của vật liệu composite 2 pha áp điện và áp từ ở cấp vĩ mô. Nghiên cứu cũng đưa ra được các công thức tính các hệ số cơ lý ở dạng vĩ mô: như hệ số độ cứng, hệ số áp điện, hệ số áp từ hệ số điện – từ, ở 2 dạng vật liệu là dạng lớp và sợiTài liệu tham khảo
[1]. J. Y. Li, M. L. Dunn, Micromechanic of magnetoelectroelastic composite materials: average fields and effective behavior, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 9 (1998) 404 – 416. https://doi.org/10.1177/1045389X9800900
[2]. T. Mori, K. Tanaka, Average stress in matrix and average elastic energy of materials with misfitting inclusions, Acta metallurgica, Elsevier, 21 (1973) 571-574. https://doi.org/10.1016/0001-6160(73)90064-3
[3]. J. B. Castillero et al., Homogenization of magneto – electro –elastic multilaminated materials, The Quarterly jounal of Mechanics and Applied Mathematics, 61 (2008) 311-332.
[4]. J. B. Castillero et al., Homogenization and effective properties of periodic hermomagnetoelectroelastic composite, Journal of mechanics of materials and structures, 4 (2009) 819-836.
[5]. J.V. Suchtelen, Product properties: a new application of composite materials, Philips Res. Rep., 27 (1972) 28-37.
[6]. M. Fiebig, Revival of the magnetoelectric effect, Journal of Physics D:
Applied Physics, 38 (2005) R123. https://doi.org/10.1088/0022-3727/38/8/R01
[7]. D. K. Maiti, Bending and Buckling Analyses of Composite Laminates with and without Presence of Damage and its Passive Control with Optimized Piezoelectric Patch Location, Proc Indian Natn Sci Acad., 82 (2016) 329-340.
[8]. D.K. Maiti, V.M.Sreehari, Post-buckling control of damaged composite plates using piezoelectric patches, International Conference on Smart Materials, Structures and Systems, (2017) 1-5.
[9]. D. Varelis, D. A. Saravanos, Coupled buckling and postbuckling analysis of active laminated piezoelectric composite plates, International Journal of Solids and Structures, 41 (2004) 1519-1538. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2003.09.034
[10]. H.-S. Shen, Postbuckling of shear deformable laminated plates with piezoelectric actuators under complex loading conditions, International Journal of Solids and Structures, 38 (2001) 7703-7721. https://doi.org/10.1016/S0020-7683(01)00120-2
[11]. D.H. Bich, D.V.Dung, V.H.Nam, Nonlinear dynamical analysis of eccentrically stiffened functionally graded cylindrical panels, Composite Structures, 94 (2012) 2465-2473.
[12]. D.H. Bich, D.V.Dung, V.H.Nam, Nonlinear dynamic analysis of eccentrically stiffened imperfect functionally graded doubly curved thin shallow shells, Composite Structures, 96 (2013) 384-395. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2012.10.009
[13]. D.V. Dung, V.H. Nam, Nonlinear dynamic buckling of eccentrically stiffened functionally graded cylindrical shells subjected to axial compression, The 2nd International Conference on Engineering Mechanics and Automation (ICEMA2), pp. 226-235, 2012
[14]. Nguyen Dinh Duc, Pham Hong Cong, Nonlinear thermal stability of eccentrically stiffened functionally graded truncated conical shells surrounded on elastic foundations, European Journal of Mechanics – A/Solids, 50 (2015) 120-131. https://doi.org/10.1016/j.euromechsol.2014.11.006
[15]. Nguyen Dinh Duc, Phạm Toan Thang, Nonlinear response of imperfect eccentrically stiffened ceramic-metal-ceramic S-FGM thin circular cylindrical shells surrounded on elastic foundations under uniform radial load, Mechanics of Advanced Materials and Structures, 22 (2015) 1031-1038
[16]. Phan Dao Hoang Hiep, Thai Hoang Chien, Nguyen Xuan Hung, Analysis of laminated composite plates with integrated piezoelectric layers using the edge-based smoothed finite element method (ES-FEM), Proceedings of the International Conference Solid, 2010.
[17]. E. Dieulesaint, D. Royer, Ondes élastiques dans les solides : application au traitement du signal, Masson, 13, 1974.
[18]. C. W. Nan, Magnetoelectric effect in composites of piezoelectric and piezomagnetic phases, Physical Review B, APS, 50 (1994) 6082. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.50.6082
[19]. V. Preault, Méthodes d’homogénéisation pour la modélisation électromagnétique de matériaux composites, Université Paris Sud, 2013.
[20]. R. Abdelmoula, J. Marigo, The effective behavior of a fiber bridged crack, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 48 (2000) 2419-2444. https://doi.org/10.1016/S0022-5096(00)00003-X
[21]. J. Bravo-Castillero et al., Asymptotique homogenization of laminated piezocomposite materials, International Journal of Solids and Structures, 35 (1998) 527-541. https://doi.org/10.1016/S0020-7683(97)00028-0
[22]. A. Zaoui, Plasticité: Approches en champ moyen, Homogénéisation en mécanique des matériaux, Tome 2: Comportements non linéaires et problèmes ouverts, Hermes science, (2001) 17-44.
[23]. G. W. Milton, The theory of composites, The Theory of Composites, by Graeme W. Milton, pp. 748, 2002.
[24]. P. Suquet, Analyse limite et homogénéisation, Comptes Rendus de l’Academie des Sciences-Series IIB-Mechanics, 296 (1983) 1355-1358.
[25]. Y. Benveniste, G. Milton, New exact results for the effective electric, elastic, piezoelectric and other properties of composite ellipsoid assemblages, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 51 (2003) 1773-1813. https://doi.org/10.1016/S0022-5096(03)00074-7
[2]. T. Mori, K. Tanaka, Average stress in matrix and average elastic energy of materials with misfitting inclusions, Acta metallurgica, Elsevier, 21 (1973) 571-574. https://doi.org/10.1016/0001-6160(73)90064-3
[3]. J. B. Castillero et al., Homogenization of magneto – electro –elastic multilaminated materials, The Quarterly jounal of Mechanics and Applied Mathematics, 61 (2008) 311-332.
[4]. J. B. Castillero et al., Homogenization and effective properties of periodic hermomagnetoelectroelastic composite, Journal of mechanics of materials and structures, 4 (2009) 819-836.
[5]. J.V. Suchtelen, Product properties: a new application of composite materials, Philips Res. Rep., 27 (1972) 28-37.
[6]. M. Fiebig, Revival of the magnetoelectric effect, Journal of Physics D:
Applied Physics, 38 (2005) R123. https://doi.org/10.1088/0022-3727/38/8/R01
[7]. D. K. Maiti, Bending and Buckling Analyses of Composite Laminates with and without Presence of Damage and its Passive Control with Optimized Piezoelectric Patch Location, Proc Indian Natn Sci Acad., 82 (2016) 329-340.
[8]. D.K. Maiti, V.M.Sreehari, Post-buckling control of damaged composite plates using piezoelectric patches, International Conference on Smart Materials, Structures and Systems, (2017) 1-5.
[9]. D. Varelis, D. A. Saravanos, Coupled buckling and postbuckling analysis of active laminated piezoelectric composite plates, International Journal of Solids and Structures, 41 (2004) 1519-1538. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2003.09.034
[10]. H.-S. Shen, Postbuckling of shear deformable laminated plates with piezoelectric actuators under complex loading conditions, International Journal of Solids and Structures, 38 (2001) 7703-7721. https://doi.org/10.1016/S0020-7683(01)00120-2
[11]. D.H. Bich, D.V.Dung, V.H.Nam, Nonlinear dynamical analysis of eccentrically stiffened functionally graded cylindrical panels, Composite Structures, 94 (2012) 2465-2473.
[12]. D.H. Bich, D.V.Dung, V.H.Nam, Nonlinear dynamic analysis of eccentrically stiffened imperfect functionally graded doubly curved thin shallow shells, Composite Structures, 96 (2013) 384-395. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2012.10.009
[13]. D.V. Dung, V.H. Nam, Nonlinear dynamic buckling of eccentrically stiffened functionally graded cylindrical shells subjected to axial compression, The 2nd International Conference on Engineering Mechanics and Automation (ICEMA2), pp. 226-235, 2012
[14]. Nguyen Dinh Duc, Pham Hong Cong, Nonlinear thermal stability of eccentrically stiffened functionally graded truncated conical shells surrounded on elastic foundations, European Journal of Mechanics – A/Solids, 50 (2015) 120-131. https://doi.org/10.1016/j.euromechsol.2014.11.006
[15]. Nguyen Dinh Duc, Phạm Toan Thang, Nonlinear response of imperfect eccentrically stiffened ceramic-metal-ceramic S-FGM thin circular cylindrical shells surrounded on elastic foundations under uniform radial load, Mechanics of Advanced Materials and Structures, 22 (2015) 1031-1038
[16]. Phan Dao Hoang Hiep, Thai Hoang Chien, Nguyen Xuan Hung, Analysis of laminated composite plates with integrated piezoelectric layers using the edge-based smoothed finite element method (ES-FEM), Proceedings of the International Conference Solid, 2010.
[17]. E. Dieulesaint, D. Royer, Ondes élastiques dans les solides : application au traitement du signal, Masson, 13, 1974.
[18]. C. W. Nan, Magnetoelectric effect in composites of piezoelectric and piezomagnetic phases, Physical Review B, APS, 50 (1994) 6082. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.50.6082
[19]. V. Preault, Méthodes d’homogénéisation pour la modélisation électromagnétique de matériaux composites, Université Paris Sud, 2013.
[20]. R. Abdelmoula, J. Marigo, The effective behavior of a fiber bridged crack, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 48 (2000) 2419-2444. https://doi.org/10.1016/S0022-5096(00)00003-X
[21]. J. Bravo-Castillero et al., Asymptotique homogenization of laminated piezocomposite materials, International Journal of Solids and Structures, 35 (1998) 527-541. https://doi.org/10.1016/S0020-7683(97)00028-0
[22]. A. Zaoui, Plasticité: Approches en champ moyen, Homogénéisation en mécanique des matériaux, Tome 2: Comportements non linéaires et problèmes ouverts, Hermes science, (2001) 17-44.
[23]. G. W. Milton, The theory of composites, The Theory of Composites, by Graeme W. Milton, pp. 748, 2002.
[24]. P. Suquet, Analyse limite et homogénéisation, Comptes Rendus de l’Academie des Sciences-Series IIB-Mechanics, 296 (1983) 1355-1358.
[25]. Y. Benveniste, G. Milton, New exact results for the effective electric, elastic, piezoelectric and other properties of composite ellipsoid assemblages, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 51 (2003) 1773-1813. https://doi.org/10.1016/S0022-5096(03)00074-7
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
09/04/2023
Nhận bài sửa
12/06/2023
Chấp nhận đăng
09/08/2023
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Nguyễn Tiến, T., & Nguyễn Lương, T. (1). Áp dụng phương pháp đồng nhất hóa vật liệu dự báo tính chất cơ điện từ của vật liệu tổng hợp hai pha. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 74(6), 718-734. https://doi.org/10.47869/tcsj.74.6.3
Số lần xem tóm tắt
50
Số lần xem bài báo
53
