مدلسازی، تحلیل و بهینه‌سازی یک جاذب و برداشت‌کننده‌ی انرژی ترکیبی از ارتعاشات خطی سازه با استفاده از مواد مگنتوالکتروالاستیک

مدلسازی، تحلیل و بهینه‌سازی یک جاذب و برداشت‌کننده‌ی انرژی ترکیبی از ارتعاشات خطی سازه با استفاده از مواد مگنتوالکتروالاستیک


مدلسازی، تحلیل و بهینه‌سازی یک جاذب و برداشت‌کننده‌ی انرژی ترکیبی از ارتعاشات خطی سازه با استفاده از مواد مگنتوالکتروالاستیک

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: کارشناسی ارشد

عنوان: Title: مدلسازی، تحلیل و بهینه‌سازی یک جاذب و برداشت‌کننده‌ی انرژی ترکیبی از ارتعاشات خطی سازه با استفاده از مواد مگنتوالکتروالاستیک

ارائه دهنده: Provider: زهرا رجایی

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر علیرضا شوشتری

اساتید مشاور: Advisory Professors:

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر امین ایمانی و دکتر حامد کلهری

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: 25 مهر 1400 ساعت 16

مکان ارائه: Place of presentation: آنلاین

چکیده: Abstract: سازه‌های مکانیکی در صنعت و حوزه‌های مختلف فناوری همیشه در معرض ارتعاشات ناخواسته بوده و این موضوع می‌تواند عملکرد و کارایی سیستم را تا حد زیادی تحت تاثیر قرار دهد. از طرفی انرژی ناشی از این ارتعاش نیز می‌تواند به عنوان منبعی برای تولید ولتاژ مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین به کارگیری یک جاذب ارتعاشی که بتواند ارتعاشات سازه را به حداقل برساند و در عین حال به عنوان برداشت‌کننده‌ی انرژی نیز مورد استفاده قرار گیرد بسیار مورد توجه بوده است. نحوه‌ی برداشت انرژی بدون تاثیر در عملکرد جاذب موضوع تحقیق بسیاری از محققین می‌باشد. در سال‌های اخیر استفاده از مواد هوشمند در زمینه‌‌های مختلف از جمله سیستم‌های میکروالکترومکانیکی پیشرفت چشمگیری داشته است. این مواد با داشتن خاصیت تولید ولتاژ، منبع مناسبی برای تامین انرژی سیستم‌های میکروالکترومکانیکی هستند. از آن‌جایی که این مواد هوشمند ولتاژ پایینی تولید می‌کنند در سیستم‌هایی با مقیاس میکرو که نیاز به ولتاژ پایینی برای راه‌اندازی دارند مناسب هستند. در پژوهش حاضر از یک تیر پیوسته حاوی لایه‌ای از مواد هوشمند مگنتوالکتروالاستیک به عنوان جاذب دینامیکی استفاده شده است. این جاذب با داشتن مواد دارای خاصیت پیزوالکتریک و پیزومغناطیس هم به کاهش ارتعاشات یک سیستم یک درجه آزادی کمک کرده و هم از آن انرژی برداشت می‌کند. بهترین عملکرد این جاذب در فرکانس تشدید اتفاق خواهد افتاد، در واقع زمانی که فرکانس تحریک سازه اصلی با فرکانس طبیعی تیر برابر شود آنگاه دستگاه برداشت انرژی مانند جاذب عمل خواهد کرد. با در نظر گرفتن یک نیروی تحریک هارمونیک اعمال شده به سیستم اصلی، معادلات کلی جاذب استخراج گردید و تاثیر پارامترهای مختلف تیر بر برداشت انرژی مورد بررسی قرار گرفت. سپس به کمک روش بهینه‌سازی و استفاده از الگوریتم ژنتیک مقادیر مناسب برای رسیدن به هر دو هدف به دست آمد. برای یافتن تابع هزینه مناسب از روش تجربی سطح پاسخ استفاده شد. میزان جمعیت هر نسل در الگوریتم تکامل دیفرانسیلی 50 نفر برای 200 نسل در نظر گرفته شد و همگرایی پاسخ پس از حدود 118 نسل رخ داد. بررسی‌ها در سه مود اول تیر اویلر برنولی انجام گرفت و مشخص شد که مودهای بعدی تاثیر چندانی در توان تولید شده ندارند. در واقع بیشترین میزان برداشت انرژی در مود اول و در محدوده‌ی فرکانسی 10 تا 40 هرتز اتفاق افتاد. میزان ارتعاشات سازه اصلی نیز حدود 65 درصد کاهش یافت.

فایل: ّFile: