Resumen

Se propone un modelo eficiente de elementos espectrales (SE) para el análisis estático y dinámico de un bimorfo piezoeléctrico. Combina un modelo de capa única equivalente (ESL) para el campo de desplazamiento mecánico con una aproximación de subcapa para el potencial eléctrico. Se utilizan las funciones de forma 2D Gauss-Lobatto-Legendre (GLL) para discretizar los desplazamientos y, a continuación, se deduce la ecuación de movimiento gobernante siguiendo el procedimiento estándar del método SE. Se demuestra numéricamente que el presente modelo SE puede predecir bien tanto las respuestas globales como las locales, tales como los desplazamientos mecánicos, las frecuencias naturales y los potenciales eléctricos a través del espesor del bimorfo. En el caso de la aplicación del sensor bimorfo, se revela que la distribución del potencial eléctrico inducido a través del espesor no afecta mucho a las frecuencias naturales globales. Además, se investigan los efectos del orden del polinomio de Legendre y del tamaño de malla sobre la tasa de convergencia. La comparación de los presentes resultados para un sensor bimorfo con los de simulaciones de elementos finitos (FE) en 3D establece que el presente modelo SE es preciso, robusto y eficiente desde el punto de vista computacional.

• Materias:Matemáticas Análisis Matemático Álgebra Ingeniería
• Subjects:mathematics Mathematical Analysis Algebra Engineering
• Palabras claves:modelo se actual, potencial eléctrico, procedimiento del método se estándar, elemento finito 3d, aplicación del sensor bimorfo, elemento espectral eficiente, monocapa equivalente, frecuencias naturales globales, campo de desplazamiento mecánico, modelo
• Keywords:present se model, electric potential, standard se method procedure, 3d finite element, bimorph sensor application, efficient spectral element, equivalent single layer, global natural frequencies, mechanical displacement field, model