Effectivity of Piezoelectric Transition Elements in Modelling of Electro-Mechanical Systems

Abstract

The paper presents the coupled electro-mechanical problem. In the numerical analysis of the issue, piezoelectric solid-to-shell transition elements were applied. They combine three-dimensional or hierarchical shell piezoelectric elements with piezoelectric first order elements. The mentioned first order of the element refers to the field of transversal displacements of an element. The mechanical field of the discussed piezoelectric elements may correspond to: the model of three-dimensional theory of elasticity, hierarchical shell models of higher orders or the first order shell model. The electrical field of the potential may be modelled with hierarchical dielectric first order models or higher in transverse direction or with a three-dimensional theory. Effectiveness of modification of algorithms of classical piezoelectric elements was assessed in this paper. To perform such an assessment, curves of convergence of hp method in model tasks are presented. Curves obtained with the use of classical and modified piezoelectric transition elements were set and compared.

If the inline PDF is not rendering correctly, you can download the PDF file here.

  • Miazio, Ł. (2013). Analiza struktur sprężystych z warstwą brzegową z wykorzystaniem adaptacyjnej metody elementów skończonych typu hp. Rozprawa doktorska, Instytut Maszyn Przepływowych PAN, Gdańsk.

  • Nosarzewska, M., Zboiński, G. (2009). Efektywność przejściowych elementów skończonych w hierarchicznym modelowaniu struktur złożonych. Modelowane Inżynierskie, 7(38). 131-138.

  • Preumont, A. (2002). Vibration Control of Active Structures. An Introduction. 2nd Edition. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands, ISBN 1-4020-0925-9.

  • Preumont, A. (2006). Mechatronics. Dynamics of Electromechanical and Piezoelectric Systems. Springer, Dordrecht, The Netherlands, ISBN 1-4020-4695-2.

  • Zboiński, G. (2001). Modelowanie hierarchiczne i metoda elementów skończonych do adaptacyjnej analizy struktur złożonych. Zeszyty naukowe IMP PAN w Gdańsku, Studia i materiały, 520/1479/2001, Instytut Maszyn Przepływowych PAN, Gdańsk.

  • Zboiński, G. (2016). Problems of Hierarchical Modelling and hp-Adaptive Finite Element Analysis in Elasticity, Dielectricity and Piezoelectricity. (W:) Petrova R. (red.) Perusal of the Finite Element Method. In Tech, Rijeka, 1-29.

  • Zboiński, G. (2018). Adaptive modeling and simulation of elastic, dielectric and piezoelectric problems. (W:) Pacurar R. (red.) Finite Element Method – Simulation, Numerical Analysis and Solution Techniques. In Tech, Rijeka, 157-192.

  • Zielińska, M., Zboiński, G. (2011). Efektywność przejściowych elementów skończonych w modelowaniu struktur złożonych zdominowanych membranowo. Mechanik, 7, 967-972.

  • Zielińska, M., Zboiński, G. (2018a). Algorytm opartych na podejściu trójwymiarowym, adaptacyjnych, piezoelektrycznych elementów przejściowych. 57. Sympozjon Modelowanie w Mechanice, Zeszyt streszczeń. 130.

  • Zielińska, M., Zboiński G. (2018b). Solid-to-shell transition elements in adaptive analysis of model structures of a complex mechanical description. AIP Conference Proceedings, 1922, 040004.

  • Zielińska, M., Zboiński, G. (2019). Modyfikacja algorytmu adaptacyjnych piezoelektrycznych elementów przejściowych. 58. Sympozjon Modelowanie w Mechanice, Zeszyt streszczeń. 91-92.

OPEN ACCESS

Journal + Issues

Search