Katmanlı Kompozit Bir Plağın Piezoelektrik Yamalar Yardımıyla Titreşim Kontrolü

Abstract

Piezoelektrik malzemeler, en sık kullanılan akıllı malzemelerin başında gelir. Kullanım alanları çok geniş bir yelpazede dağılmış olup, tenis raketi, kayak, mikrofon, ateşleyici, araç hava yastığı gibi günlük hayatta kullanılan birçok sistem ile jiroskop, ivme ve basınç ölçerler, transformatör, uçak kanatlarında dengeleyici, hassas konumlandırma cihazları, eyleyici ve algılayıcılar gibi ileri teknoloji alanında sıklıkla kullanılmaktadır. Piezoelektrik malzemelerin farklı boyut ve geometrideki yapılara kolay uygulanabilirliği ve ölçüm hassasiyeti, mühendislik uygulamalarında önemli bir yer edinmelerini sağlamıştır. Titreşim kontrolünde ise havacılık ve uzay yapıları başta olmak üzere birçok mühendislik uygulamasında kullanılmaktadır. Bu çalışmada, kompozit katmanlı bir plağın her iki yüzeyine yapıştırılmış piezoelektrik yamalar yardımıyla titreşim kontrolü analitik olarak incelenmiştir. Katmanlı kompozit, ince, dikdörtgen plak, Klasik Katmanlı Plak Teorisi (CLPT) ile modellenmiş, plağın alt ve üst yüzeylerinde film tabakası halinde yapıştırılmış Poliviniliden florid (PVDF) yamalar yardımıyla titreşimi sönümlenmiştir. Plak davranışı çeşitli sınır koşulları altında incelenmiştir. Plak kalınlığının, katman diziliminin, yamaların plak üzerindeki konum ve boyutlarının plak davranışına etkileri gözlenmiştir. Çalışmada elde edilen sonuçlar literatürdeki benzer çalışmalar ile karşılaştırılmıştır.

Among the smart materials, piezoelectric materials take place as frequently used materials in variety of fields. Usage of piezoelectric materials are spread widely in everyday life such in tennis racquets, skis, microphones, igniters, airbags as well as in advanced technologies such in gyroscopes, acceleration and pressure measurements, transformators, stabilizers in air-plane wings, positioning devices, sensors and actuators. Providing precise measurements and the simplicity in their applications to structures with different dimensions and geometry, piezoelectric materials have been very important in engineering fields. They are used in vibration control of engineering structures under dynamic loadings, especially in aerospace structures. In this study, vibration control of a laminated composite plate by piezoelectric patches bonded onto the plate’s surface is examined. The thin, laminated composite, rectangular plate is examined by Classical Laminated Plate Theory (CLPT), vibration is suppressed by with thin films of polyvinylidene fluoride (PVDF) bonded to upper and bottom surfaces of the plate. Behavior of the plate is examined for the different boundary conditions. The effects of plate thickness, laminate configurations, dimension and position of patches to the plate behavior is observed. The results obtained within the study are compared with similar works.