Wave propagation in piezoelectric solids with multiple cracks under different electrical boundary conditions

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dietmar Gross
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 17075804

• Erstellungsjahr: 2009

Zusammenfassung der Projektergebnisse

2.1 Allgemeinverständliche Darstellung der wesentlichen Ergebnisse und der erzielten Fortschritte gegenüber dem Stand des Wissens zum Zeltpunkt der Antragstellung Ziel des Kooperationsprojekts war die Erstellung eines numerischen Verfahrens, welches die Ermittlung der dynamischen Rissbelastung infolge harmonischer Wellen bei Mehrrissproblemen in piezoelektrischen Werkstoffen ermöglicht. Zu diesem Zweck wurde mittels der Radon Transformation zunächst eine Randintegralgleichungsformulierung erstellt auf deren Basis eine effiziente Randelementmethode entwickelt und implementiert wurde. Mit Hilfe des Programms wurden anschließend unterschiedliche Simulationen durchgeführt, die Aufschluss über die dynamische Wechselwirkung von Rissen in Piezoelektrika für unterschiedliche Wellenbelastungen, über den Einfluss der Randbedingungen und über den Einfluss der Materialparameter geben. 2.2 Ausblick auf künftige Arbeiten und Beschreibung möglicher Anwendungen Künftige Untersuchungen sollten sich auf endlich berandete Gebiete sowie auf realitätsnahe dynamische Lasten (Stoßbelastung etc.) konzentrieren. Weiterer Forschungsbedarf besteht in Hinblick aufdie realitätsnahen Randbedingungen und auf Konfigurationen, die von praktischer Relevanz sind, wie z.B. geschichtete Materialien. Was mögliche Anwendungen betrifft, so stellen die durchgeführten Arbeiten eine sehr gute Grundlage für die Entwicklung von dynamischen Testverfahren dar.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Dineva, P., Gross, D., Rangelov, T. (2006) Dynamic interaction of cracks in piezoelectric materials, lABEM 2006 Conference, July 10-12, Graz University of Technology-Austria, CD.
  
  
• Dineva, P., Gross, D., Rangelov, T. (2006) Wave scattering in cracked piezoelectric materials - a BIEM approach, Joumal of Theoretical and Applied Mechanics, vol. 36:2, 65-88.
  
  
• Dineva, P., Gross, D., Rangelov, T. (2008) Dynamic interaction of cracks in piezoelectric and anisotropic solids: a non-hypersingular BIEM approach.
  
  
• Dineva, P., Rangelov, T. (2009) Dynamic fracture behavior of finite inhomogeneous piezoelectric solid by BIEM, to be held on 12th International- Conference on Fracture (ICF), July 12-17, 2009 Ottawa, Ontario, Canada.
  
  
• Gross, D., Dineva, P., Rangelov, T. (2007) BIEM solution of piezoelectric cracked finite solids under time-harmonic solids. Engineering Analysis with BE, Vol.31, 152-162.
  
  
• Rangelov T., Dineva, P. (2007) Dynamic behaviour of a cracked inhomogeneous piezoelectric solid. Part 1: in-plane case, CR. Acad.Bulg. Sci, Vol. 60:2, 141-148.
  
  
• Rangelov T., Dineva, P. (2007) Dynamic behaviour of a cracked inhomogeneous piezoelectric solid. Part 2: anti-plane case, CR. Acad.Bulg. Sci, Vol. 60:3, 231- 238.
  
  
• Rangelov, T., Dineva, P., Gross D. (2008) Effects of material inhomogeneity on the dynamic behaviour of cracked piezoelectric solids: a BIEM approach, Z Angew. Math. Mech. (ZAMM), Vol. 88:2, 86-99.