Models of Active Bulk Composites and New Opportunities of the ACELAN Finite Element Package

Kurbatova, Natalia V.; Nadolin, D. K.; Наседкин, А. В.; Наседкина, А. А.; Oganesyan, P.; Skaliukh, A. S.; Soloviev, А. N.

doi:10.1007/978-981-10-3797-9_8

Cited by 6 publications

(5 citation statements)

References 21 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Для описания колебаний данной пластины использовали общие уравнения и уравнения состояния пьезомагнитоупругого тела [24] V V U U f u ,…”

Section: постановка задачиunclassified

“…B 0, Для завершения постановки задачи к этим уравнениям также необходимо добавить граничные и начальные условия. Полное описание общей постановки задачи для пьезомагнитоупругого тела приведено в [24].…”

Section: постановка задачиunclassified

See 1 more Smart Citation

Изгибные Колебания Композитного Пьезоактивного Биморфа В Переменном Магнитном Поле: Прикладная Теория И Конечно-Элементное Моделирование

Соловьёв¹,

Бинь²,

Чебаненко³

et al. 2022

mkm

View full text Add to dashboard Cite

Представлена прикладная теория, описывающая поперечные колебания кантилеверного биморфа в переменном магнитном поле. Биморф изготовлен из пьезоактивного материала, представляющего собой многослойный композит с чередующимися пьезоэлектрическими и пьезомагнитными слоями. Механические и физические свойства такого композита задаются эффективными константами. Подобная конструкция может служить моделью устройства накопления энергии, находящегося под действием внешнего переменного магнитного поля. В рамках теории приняты квадратичные распределения электрического и магнитного потенциалов по толщине, а также учтены неоднородности в продольном направлении. Проведены расчеты напряженнодеформированного состояния биморфа, распределения электрического и магнитного полей, а также собственных частот. Рассмотрен случай, когда потенциал на одном из электродов неизвестен. Проведено сравнение результатов расчетов в области низких частот с результатами конечноэлементной модели на основе системы уравнений в частных производных, решенной в пакете COMSOL Multiphysics. Сравнение показало хорошее совпадение результатов расчета характеристик поля с данными конечноэлементного моделирования во всей области биморфа, за исключением окрестности заделки и свободного конца.

show abstract

Section: постановка задачиunclassified

Изгибные Колебания Композитного Пьезоактивного Биморфа В Переменном Магнитном Поле: Прикладная Теория И Конечно-Элементное Моделирование

Соловьёв¹,

Бинь²,

Чебаненко³

et al. 2022

mkm

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The homogenization problems described in the previous section were solved by the finite element method in the specialized ACELAN–COMPOS finite element package [22, 44–47]. Representative volumes in ACELAN–COMPOS are created immediately in the form of a regular finite element mesh consisting of cubic finite elements with corresponding material properties for different phases of the composite.…”

Section: Calculation Of Effective Properties For Porous Piezoceramicsmentioning

confidence: 99%

“…The pores were modeled as a second material with negligible elastic stiffnesses, piezoelectric moduli, and dielectric permittivities equal to the dielectric constant of vacuum

ε_{0} = 8.85 \cdot 10^{- 12}

(F/m). The input data for generating a representative volume in ACELAN–COMPOS are the following parameters [44–47]: connectivity type of composite (3–3, 3–1, 3–0), percentage of porosity or fraction of inclusions, number of finite elements along the axis. Generation is carried out by forming separate domains of 8 3 = 512 finite elements, which are the smallest possible representative volume with a given type of connectivity.…”

Section: Calculation Of Effective Properties For Porous Piezoceramicsmentioning

confidence: 99%

“…For example, taking into account the inhomogeneity of the polarization field in the vicinity of the pores usually reduces the values of the piezoelectric moduli [14, 22, 28], if we assume that superpolarization effects cannot take place. However, precision calculations of polarization processes at the micro level require solving rather laborious nonlinear problems [47, 49, 50].…”

Section: Calculation Of Effective Properties For Porous Piezoceramicsmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Analysis of Rosen type energy harvesting devices from porous piezoceramics with great longitudinal piezomodulus

2020

View full text Add to dashboard Cite

This paper describes analytical and numerical modeling of the energy harvesting device based on composite piezoelectric materials. The device is a nonuniformly polarized porous piezoceramic compound plate such as a Rosen‐type piezoelectric transformer with single bimorph section. The effective properties of porous piezoceramics with great longitudinal piezoelectric strain coefficient d33 were calculated in the ACELAN‐COMPOS finite element package. An analytical applied theory for a piecewise uniformly polarized piezoelectric generator was developed and compared with the results of finite element simulation performed in ACELAN package. An efficient design of a cantilever‐based energy harvesting device is proposed. The analysis of the considered devices depending on the percentage of porosity of piezoceramics and boundary conditions is carried out. It is shown that with an increase in the percentage of porosity, the output characteristics of energy harvesting devices improve. In addition, different boundary conditions were studied for specific PEG made of porous ceramics with non‐homogeneous polarization to find more effective scheme of fixing.

show abstract

Finite Element Modelling of Active Composite Materials in ACELAN-COMPOS Package

Наседкин

2020

Springer Proceedings in Materials

View full text Add to dashboard Cite

Models of Active Bulk Composites and New Opportunities of the ACELAN Finite Element Package

Cited by 6 publications

References 21 publications

Изгибные Колебания Композитного Пьезоактивного Биморфа В Переменном Магнитном Поле: Прикладная Теория И Конечно-Элементное Моделирование

Изгибные Колебания Композитного Пьезоактивного Биморфа В Переменном Магнитном Поле: Прикладная Теория И Конечно-Элементное Моделирование

Analysis of Rosen type energy harvesting devices from porous piezoceramics with great longitudinal piezomodulus

Finite Element Modelling of Active Composite Materials in ACELAN-COMPOS Package

Contact Info

Product

Resources

About