Электронный научный журнал
 
Diagnostics, Resource and Mechanics 
         of materials and structures
ВыпускиО журналеАвторуРецензентуКонтактыНовостиРегистрация

2018 Выпуск 5

2018 Выпуск 5
 
2018 Выпуск 4
 
2018 Выпуск 3
 
2018 Выпуск 2
 
2018 Выпуск 1
 
2017 Выпуск 6
 
2017 Выпуск 5
 
2017 Выпуск 4
 
2017 Выпуск 3
 
2017 Выпуск 2
 
2017 Выпуск 1
 
2016 Выпуск 6
 
2016 Выпуск 5
 
2016 Выпуск 4
 
2016 Выпуск 3
 
2016 Выпуск 2
 
2016 Выпуск 1
 
2015 Выпуск 6
 
2015 Выпуск 5
 
2015 Выпуск 4
 
2015 Выпуск 3
 
2015 Выпуск 2
 
2015 Выпуск 1

 

 

 

 

 

A. V. Nasedkin, A. A. Nasedkina, A. N. Rybyanets

FINITE ELEMENT MODELING AND ANALYSIS OF THE EFFECTIVE PROPERTIES OF INHOMOGENEOUSLY POLARIZED POROUS PIEZOCERAMIC MATERIAL WITH PARTIAL METALLIZATION OF PORE SURFACES

The paper considers computational homogenization problems for porous piezoceramic materials with partially metallized pore surfaces. The investigation is based on a complex approach including the effective moduli method, modeling of representative volumes with closed random porosity and metalized pore surfaces, finite element solution of a set of static piezoelectric problems with special boundary conditions and postprocessing of the computation results. Static problems of the piezoelectricity theory for an inhomogeneous representative volume are solved numerically with the help of the ANSYS finite element package. It is assumed that the thickness of the metal layer at the boundaries of the pores is infinitesimally small; therefore, the pore metallization is taken into account only by the electric boundary conditions of equipotentiality on the pore boundaries. Following the previous research, here we simulate the nonuniform polarization field around the pores. The porosity dependences of the effective moduli are analyzed for homogeneous and inhomogeneous polarization fields. The computation results have shown that microporous piezoceramics with metalized pore surfaces has a range of extreme properties promising for practical use.

This research was supported by grant 16-58-48009 from the Russian Foundation for Basic Research and by grant 9.5070.2017/6.7 of the Russian Ministry of Education and Sciences for the first author.

Keywords: piezoelectricity, porous piezoceramics, microstructure, metallized micropore, effective module, representative volume, finite element method

А. В. Наседкин, А. А. Наседкина, А. Н. Рыбянец

КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНАЯ ГОМОГЕНИЗАЦИЯ НЕОДНОРОДНО ПОЛЯРИЗОВАННОГО ПОРИСТОГО ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА С ЧАСТИЧНОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИЕЙ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПОР

В работе рассмотрены задачи гомогенизации для пористого пьезокерамического материала с частично металлизированными поверхностями пор. Предполагается, что толщина слоя металла на границах пор пренебрежимо мала, и эффект металлизации заключается только в задании граничных условий для эквипотенциальных поверхностей. В развитие проведенных ранее исследований здесь учитывается неоднородность поляризации пьезокерамики. Для решения задач гомогенизации использован метод эффективных модулей, метод конечных элементов и конструкции представительных объемов с закрытой случайной пористостью. Проведен анализ зависимостей эффективных модулей от пористости для однородного и неоднородного полей поляризации.

Благодарности: Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, проект № 16-58-48009 Инд-оми, и Минобрнауки РФ, проект № 9.5070.2017/6.7, для первого автора.

Ключевые слова: пьезоэлектричество, пористая пьезокерамика, микроструктура, металлизированная микропора, эффективный модуль, представительный объем, метод конечных элементов
       

 

импакт-фактор

 

МРДМК 2018 title=
МРДМК 2018

ЦКП Пластометрия
НЭБ РИНЦ
Google Scholar


РНБ

Учредитель:  Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук
Главный редактор:  Э.C. Горкунов
При цитировании ссылка на Электронный научно-технический журнал "Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures" обязательна. Воспроизведение материалов в электронных или иных изданиях без письменного разрешения редакции запрещено. Опубликованные в журнале материалы могут использоваться только в некоммерческих целях.
Контакты  
 
Главная E-mail 0+
 

ISSN 2410-9908 Регистрация СМИ в Роскомнадзоре Эл № ФС77-57355 от 24 марта 2014 г. © ИМАШ УрО РАН 2014-2018, www.imach.uran.ru