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자료유형
학술저널
저자정보
Schoeftner, Juergen (Johannes Kepler University, Institute of Technical Mechanics) Buchberger, Gerda (Johannes Kepler University, Institute of Biomedical Mechatronics) Benjeddou, Ayech (SUPMECA)
저널정보
테크노프레스 Smart structures and systems Smart structures and systems 제18권 제2호
발행연도
2016.1
수록면
335 - 354 (20page)

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This contribution presents an extended one-dimensional theory for piezoelectric beam-type structures with non-ideal electrodes. For these types of electrodes the equipotential area condition is not satisfied. The main motivation of our research is originated from passive vibration control: when an elastic structure is covered by several piezoelectric patches that are linked via resistances and inductances, vibrational energy is efficiently dissipated if the electric network is properly designed. Assuming infinitely small piezoelectric patches that are connected by an infinite number of electrical, in particular resistive and inductive elements, one obtains the Telegrapher's equation for the voltage across the piezoelectric transducer. Embedding this outcome into the framework of Bernoulli-Euler, the final equations are coupled to the wave equations for the longitudinal motion of a bar and to the partial differential equations for the lateral motion of the beam. We present results for the wave propagation of a longitudinal bar for several types of electrode properties. The frequency spectra are computed (phase angle, wave number, wave speed), which point out the effect of resistive and inductive electrodes on wave characteristics. Our results show that electrical damping due to the resistivity of the electrodes is different from internal (=strain velocity dependent) or external (=velocity dependent) mechanical damping. Finally, results are presented, when the structure is excited by a harmonic single force, yielding that resistive-inductive electrodes are suitable candidates for passive vibration control that might be of great interest for practical applications in the future.
#piezoelectric effect #conductive electrodes #linear elastic beam and bar modeling #vibration control #wave propagation

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