Finite element analysis and design of piezoelectric controlled wmart structures

The paper gives an overview of about recent developements in modelling, numerical analysis and design of piezoelectric controlled smart structures. Then, the theoretical basis of a general purpose finite element simulation tool developed by the authors is presented. This tool contains a number of coupled thermo-electro-mechanical 1D, 2D, 3D as well as layered plate and shell finite elements for simulating controlled structures in static and dynamic applications, where also optimization algorithms (e.g. for actuator location) can be included. Finally, three examples; i.e., actively controlled beam, vibration isolation of a box, and vibration isolation of a plate as a part of an exited cylinder structure, are presented to demonstrate the capability and efficiency of the simulation and design tool.

Zastosowanie metody elementów skończonych do analizy i projektowania piezoelektrycznie sterowanych konstrukcji inteligentnych Praca daje przegląd nowych osiągnięć z zakresu modelowania, analizy numerycznej i projektowania konstrukcji inteligentnych z piezoelektrycznymi elementami wykonawczymi. Omówiono teoretyczne podstawy opracowanych przez autorów narzędzi symulacyjnych korzystających z metody elementów skończonych. Narzędzie to zawiera zarówno jedno-, dwu- i trójwymiarowe sprzężone elementy termo-elektro-mechaniczne, jak i elementy skończone nadające się do symulacji statyki i dynamiki płyt i powłok warstwowych ze sterowaniem. Możliwe jest również włączenie algorytmów optymalizacyjnych, np. służących do optymalnego wyznaczania położenia aktuatora. Aktywnie sterowana belka, zagadnienie wibroizolacji pojemnika oraz wibroizolacji płyty jako części pobudzanej konstrukcji walcowej są przykładami pokazującymi możliwości i efektywność opracowanego narzędzia.