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Analysis of the dynamical behavior of piezoceramic actuators using piezoelectric isogeometric finite elements

Willberg, Christian (2016) Analysis of the dynamical behavior of piezoceramic actuators using piezoelectric isogeometric finite elements. Advances in Computational Design, 1 (1), Seiten 37-60. Techno-Press. doi: 10.12989/acd.2016.1.1.037. ISSN 2383-8477.

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Offizielle URL: http://techno-press.org/?page=container&journal=acd&volume=1&num=1

Kurzfassung

In this paper an electromechanically coupled isogeometric finite element is utilized to analyse Lamb wave excitation with piezoceramic actuators. An effective actuator design reduces the energy needed for Lamb wave excitation, which is beneficial if a structural health monitoring system should be applied for a structure. For a better understanding of the actuator behavior the piezoeceramics are studied both free and bonded at a structure. The numerical part of the analysis is performed utilizing isogeometric finite elements. To obtain the optimal performance for the numerical analysis the effect of k-refinement of the isogeometric element with respect to the convergence is studied and discussed. The optimal numerical setup with the best convergence rate is proposed and is validated with free piezoeceramic actuators. The validated model is then utilized to study the impact of actuator shape and adhesive bondline effect to the wave amplitude. The study shows that simplified analytical equations do not predict the optimal excitation frequencies for all piezoceramic designs accurately.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/101564/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Analysis of the dynamical behavior of piezoceramic actuators using piezoelectric isogeometric finite elements
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Willberg, ChristianFA-STMNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2016
Erschienen in:Advances in Computational Design
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:1
DOI:10.12989/acd.2016.1.1.037
Seitenbereich:Seiten 37-60
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Kang, ThomasDept. of Architecture & Architectural Engineering College of Engineering Seoul Natl. Univ., Sout KoreaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kapania, Rakesh KumarVirginia Polytechnic Institute and State Univ., USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sapidis, Nickolas S.Dept. of Mechanical Engineering, Univ. of Western Macedonia, Kozani, GreeceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Techno-Press
ISSN:2383-8477
Status:veröffentlicht
Stichwörter:FEM; isogeometric analysis; piezoelectric; smart structures
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Flugzeuge
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AR - Aircraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Strukturen und Werkstoffe (alt), L - Simulation und Validierung (alt)
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik > Strukturmechanik
Hinterlegt von: Willberg, Dr.-Ing. Christian
Hinterlegt am:14 Jan 2016 10:26
Letzte Änderung:31 Okt 2023 11:16

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