انجمن مهندسان مکانیک ایران نشریه مهندسی مکانیک ایران 2538-4775 27 4 2026 02 20 Dynamic Analysis of a Non-Homogeneous Orthotropic Half-Layer with a Cavity and Crack Considering Piezoelectric Effects تحلیل دینامیکی نیم لایه ارتوتروپیک غیر همگن دارای حفره و ترک با در نظر گرفتن اثرات پیزوالکتریک 726723 10.30506/ijmep.2025.2059585.2014 FA رسول باقری دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران امین رفیعی دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران ولی انجیل الی استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران Journal Article 2025 05 06 This paper investigates the elastodynamic stress analysis of an inhomogeneous orthotropic half-plane containing a cavity and cracks, considering the effects of a piezoelectric layer. The loading is applied dynamically and out-of-plane, and the medium is modeled as linearly elastic. Employing the Volterra dislocation method, an effective approach for analyzing fracture mechanics parameters in media with cavity and cracks, the stress field in the inhomogeneous orthotropic half-plane in the presence of a piezoelectric layer is analyzed. Initially, the dislocation solution is obtained by solving the governing equation, applying boundary and continuity conditions, and utilizing the Fourier transform in the inhomogeneous medium. Subsequently, the stress field resulting from the dislocation is extracted, and using the Buckner principle, a system of integral equations for the defects is formulated. These singular Cauchy-type equations are solved numerically. After determining the dislocation distribution, the stress intensity factors at the crack tips and the stress distribution around the cavity are calculated. The results indicate that the stress intensity factors at the crack tips and the stress distribution around the cavity are dependent on geometric factors, material properties, and crack interactions. The novelty of this paper lies in the utilization of the dislocation and imaging methods for a precise analysis of these effects. در این مقاله، به تحلیل تنش الاستودینامیکی در یک نیم لایه ارتوتروپیک غیرهمگن حاوی حفره و ترک، با در نظر گرفتن اثرات لایه پیزوالکتریک پرداخته شده است. بارگذاری به‌صورت دینامیکی و خارج از صفحه بوده و محیط به‌صورت الاستیک خطی مدل‌سازی شده است. با به‌کارگیری روش نابجائی ولترا، که روشی مؤثر در تحلیل پارامترهای مکانیک شکست در محیط‌های دارای ترک و حفره است، میدان تنش در نیم‌لایه‌ی ارتوتروپیک غیرهمگن در حضور نیم‌لایه‌ای از جنس ماده پیزوالکتریک مورد تحلیل قرار گرفته است. ابتدا، پاسخ نابجائی با حل معادله حاکم، اعمال شرایط مرزی و پیوستگی و استفاده از تبدیل فوریه در محیط غیرهمگن به‌دست آمده است. سپس میدان تنش ناشی از نابجائی استخراج و با بهره‌گیری از اصل باکنر، دستگاه معادلات انتگرالی عیوب فرموله شده است. این معادلات تکین از نوع کوشی هستند و به‌صورت عددی حل می‌شوند. پس از به‌دست آوردن توزیع نابجائی، ضرایب شدت تنش در نوک ترک‌ها و توزیع تنش در اطراف حفره محاسبه شده است. نتایج نشان می‌دهد که ضرایب شدت تنش در نوک ترک-ها و توزیع تنش در اطراف حفره‌، به عوامل هندسی، مواد و اندرکنش‌های ترک‌ها وابسته است، و نوآوری این مقاله در بهره‌گیری از روش نابجائی و تصویرسازی برای تحلیل دقیق این اثرات است.