A comparative study of incremental self-consistent and Eshelby– Mori–Tanaka models for estimating the electroelastic properties of piezoelectric polymer composites with an orthotropic matrix

Abstract

Оценена эффективность двух микромеханических моделей – инкрементальной самосогласованной (ISC) и модифицированной Эшелби–Мори–Танака (EMT) – для предсказания эффективных электроупругих свойств однонаправленных пьезоэлектрических полимерных композитов с ортотропной полимерной матрицей, особенно при большом объемном содержании арматуры. Эффективные электроупругие свойства композитов на основе пьезокерамики PZT-7A и поливинилиденфторида (PVDF) определены с использованием обеих моделей и сопоставлены с рассчитанными с помощью конечно-элементной модели на основе представительных объемных элементов (ПОЭ). Рассмотрены композиты с двумя разными типами связности и четырьмя формами геометрии арматуры (сферической, эллипсоидальной, круглоцилиндрической и эллиптически-цилиндрической). Анализ показал, что в целом модифицированная модель EMT лучше предсказывает эффективные свойства композита.