Elemento Finito Bidimensional Para Laminados Piezoeléctricos Con Electrodos Interdigitales.

Abstract

Los modos torsionales cobran una marcada importancia en la respuesta dinámica
de estructuras aeronáuticas (alas y palas de helicópteros) cuando se manifiestan fenómenos
aeroelásticos. El control activo de las mismas, usando fibras piezoeléctricas ha despertado
un marcado interés en la última década. Además, la disposición de electrodos interdigitales
permite maximizar el acoplamiento electromecánico en la dirección longitudinal de las
fibras.
Para que el análisis mediante elementos finitos de este tipo de estructuras sea eficiente, se
requieren elementos de tipo membranal, capaces de incluir en su formulación matemática
aspectos inherentes a los laminados piezoeléctricos que utilizan electrodos interdigitales. En
particular, los elementos deben permitir simular la presencia del campo eléctrico paralelo al
plano de los mismos.
En este trabajo se presenta la formulación de un elemento bidimensional, isoparamétrico, en
tensión plana, con la posibilidad de incorporar laminados piezoeléctricos cuya dirección de
polarización se encuentre contenida en el plano. A modo de ejemplo de aplicación, se utiliza
el elemento formulado para modelar la porción activa del recubrimiento de una estructura
cajón y se evalúa el desempeño al someterla a voltajes de control.