Integration of SMART Material within Mechanical Structure

Diplomová práce se zabývá modelováním piezoelektrického kompozitního materiálu pomocí MKP (metoda konečných prvků). Práce se dá rozdělit do tří částí. V první části je provedena rešeršní studie zaměřující se na možnosti využití piezoelektrických vrstev pro snímání mechanických veličin. Druhá část se zabývá homogenizací MFC (macro fibre composite) vrstvy. Materiálové a piezoelektrické charakteristiky jsou získány modelováním různých zátěžných stavů elementární strukturální buňky a následně jsou ověřeny srovnáním s experimentálními daty. Ve třetí části je prezentován návrh zařízení umožňujícího simulovat buzení rotoru rotující nevývahou. Jsou určena místa vhodná pro aplikaci MFC snímačů a pomocí MKP je modelována jejich odezva na buzení soustavy. Na závěr je vyhodnocena vhodnost použití MFC pro snímání vibrací na daném zařízení.This diploma thesis deals with the modelling of the piezoelectric composite material using the finite element method. The thesis is divided into three parts. Research study is done in the first part. It focuses on the possibility of use of the piezoelectric layers as sensors. The second part concerns the homogenization of MFC (macro fiber composite). Material and piezoelectric parameters are obtained by modelling elementary structural cell under different loading conditions. Determined characteristics are verified with experimental data. The third part proposes the design of the experimental device, which allows the simulation of the rotor excitation by rotating unbalance. Excitation responses of MFCs placed in specific locations are calculated using FEA model of the device. The conclusion includes the description of the suitability to vibration measurement on the device.