This paper deals with the analytical modeling, and the experimental verification of the strain rate self-sensing method using a hybrid adaptive filter for a cantilevered piezoelectric beam. The piezoelectric beam consists of two laminated lead zirconium titanates (PZT) on a metal shim. A mathematical model of the beam dynamics is derived by Hamilton's principle and the accuracy of the modeling is verified through the comparison with experimental results. For the strain rate estimation of the cantilevered piezoelectric beam, a self-sensing mechanism using a hybrid adaptive filter is considered. The discrete parts of this mechanism are realized by the DS1103 DSP board manufactured by dSPACE$\^$TM/. The efficacy of this method is investigated through the comparison of experimental results with the predictions from the derived analytical model.
The main purpose of this research is to utilize simple mathematical models to depict the vibration behavior and the resulted sound field of a piezoelectric disk for ultrasonic transducers. Instead of using 1-D vibration model, coupled effect between the thickness and the radial motions was considered to be close to the real vibration behavior. Moreover, Huygens-Fresnel principle was used in both incident and reflected waves to analyze the sound field under obstacles in finite distance. Results of the tested piezoelectric disk show that, discrepancies between the simulation and experiment are 2.5% for resonant frequency and 12% for resulted sound field. Therefore, the proposed method can be used to reduce the complexity in modeling vibration problems, and increase the reliability on analyzing piezoeletric transducers in the design stage.
Critical multi-field loads and free vibration responses of the sandwich piezoelectric/piezomagnetic microplate subjected to combination of magnetoelectromechanical loads based on a thickness-stretched higher order shear deformable model using Hamilton's principle. The lateral displacement is assumed summation of bending, shearing and stretching functions. The elasti core is sandwiched by a couple of piezoelectric/piezomagnetic face-sheets subjected to electromagnetocmechanical loads. The work of external force is calculated with considering the in-plane mechanical, electrical and magnetic loads based on piezomagnetoelasticity relations. The critical multi field loading and natural frequency analysis are performed to investigate influence of geometric and loading parameters on the responses. A verification is performed for justification of the numerical results.
In this paper nonlocal free vibration analysis of a doubly curved piezoelectric nano shell is studied. First order shear deformation theory and nonlocal elasticity theory is employed to derive governing equations of motion based on Hamilton's principle. The doubly curved piezoelectric nano shell is resting on Pasternak's foundation. A parametric study is presented to investigate the influence of significant parameters such as nonlocal parameter, two radii of curvature, and ratio of radius to thickness on the fundamental frequency of doubly curved piezoelectric nano shell.
A decoupled thermo-piezoelectric-mechanical model of composite laminates with surface bonded piezoelectric actuators, subjected to externally applied load, temperature change load, electric field load is developed. The governing differential equations are obtained by applying the principle of free energy and variational techniques. A higher order zigzag theory displacement field is employed to accurately capture the transverse shear and normal effects in laminated composite plates of arbitrary thickness.
This paper was analyzed the characteristics of piezoelectric inkjet print head using finite element method(FEM). It showed the bending node driving of piezoelectric and relation theory principle consider piezoelectric material characteristics and ink characteristics. From such result we were had the piezoelectric head design and manufacture. It got a this head characteristics through experiment, we confirmed that proper voltage control is possible to through ink drop control experiment of piezoelectric print head. This paper was obtained the suitable ink jetting characteristics that manufacture the control circuit and piezoelectric inkjet print head. This practice product was applied to improvement of PCB electric circuit pattern by etching resist ink that PCB manufactured to complex process over traditional 6 stages can be simpled to 1 stage by inkjet printing technology.
In this study, the method of the finite element modeling for free vibration control of beam-type smart structures with bonded plate-type piezoelectric sensors and actuators is proposed. Constitutive equations for the direct piezoelectric effect and converse piezoelectric effect of piezoelectric materials are considered. By using the variational principle, the equations of motion for the smart beam finite element are derived, The proposed 2-node beam finite element is an isoparametric element based on Timoshenko beam theory. Therefore, by analyzing beam-type smart structures with smart beam finite elements, it is possible to simulate the control of the structural behavior by applying voltages to piezoelectric actuators and monitoring of the structural behavior by sensing voltages of piezoelectric sensors. By using the smart beam finite element and constant-gain feed back control scheme, the formulation of the free vibration control for the beam structures with bonded plate-type piezoelectric sensors and actuators is proposed.
Stability analysis of three-layered piezoelectric doubly curved nano shell with accounting size dependency is performed in this paper based on first order shear deformation theory and curvilinear coordinate system relations. The elastic core is integrated with sensor and actuator layers subjected to applied electric potentials. The principle of virtual work is employed for derivation of governing equations of stability. The critical electrical and mechanical buckling loads are evaluated in terms of important parameters of the problem such as size-dependent parameter, two principle angle of doubly curved shell and two parameters of Pasternak's foundation. One can conclude that mechanical buckling loads are decreased with increase of nonlocal parameter while the electrical buckling loads are increased.
Kim, Min Chan;Lee, Sang Goo;Joh, Cheeyoung;Seo, Hee Seon
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제17권1호
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pp.29-32
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2016
Using the various exchange-correlation functionals, such as LDA, GGA-PBE, GGA-PBEsol and GGA-AM05 functionals, first principle studies were conducted to determine the structures of paraelectric and ferroelectric PbTiO3. Based on the structures determined by the various functionals, the piezoelectric properties of PbTiO3 are predicted under the density-functional perturbation theory (DFPT). The present prediction with the various GGA functionals are closer to the experimental findings compared to the LDA values. The present DFT calculations using the GGA-PBEsol functional estimate the experimental data more reasonably than the conventional LDA and GGA fucntionals. The GGA-AM05 functional also predicts the experimental data as well as the GGA-PBEsol. The piezoelectric tensor calculated with PBEsol is relatively insensitive to pressure.
Xiaoping Zou;Gongxing Yan;Wangming Wu;Wenjie Yang;Weiwei Shi;Yuhusun Sun
Steel and Composite Structures
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제46권4호
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pp.485-495
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2023
Bending static and stress investigation of a microplate of piezoelectric/piezomagnetic material subjected to combined multifield loading. Shear deformable as well as thickness stretched model is used for derivation of the kinematic relations. Multi field governing equations are derived analytically through principle of virtual work. the results are analytically obtained analytically including magnetic/electric potentials, displacement and stress components with variation in multifield loading parameters.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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