Untersuchung des thermopiezoelektrischen Strukturverhaltens mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente

Abstract

Ausgehend von den grundlegenden Bilanz- und Erhaltungsgleichungen der Thermoelektrodynamik wird eine vollständig gekoppelte Beschreibung des thermopiezoelektrischen Materialverhaltens abgeleitet. Mit Hilfe der schwachen Form des thermoelektromechanischen Gleichgewichts und den gekoppelten Konstitutivgleichungen des 3-Feld-Problems wird ein allgemeines Finite-Element-Konzept zur  numerischen Lösung solcher Probleme vorgestellt. Es werden sowohl statische, als auch dynamische Strukturantworten infolge thermischer, elektrischer und mechanischer Erregung berücksichtigt. Zur effektiven Lösung des gekoppelten Problems wird eine sukzessive, iterative Lösungsstrategie vorgeschlagen. Die Koppeleffekte werden anhand eines Beispiels veranschaulicht.