عنوان
برداشت انرژي از ارتعاشات تير با دامنه جابجايي و چرخش بزرگ به كمك ماده پيزوالكتريك برداشت انرژي از ارتعاشات تير با دامنه جابجايي و چرخش بزرگ به كمك ماده پيزوالكتريك
نويسنده اصلي
حيدرپور جزي، فريد
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
افزايش نياز به انرژي الكتريكي در سامانه‌هاي بي‌سيم و خودتوان باعث شده تا محقق‌ها روش‌هاي مختلفي را براي برداشت انرژي مورد بررسي قرار دهند. يكي از اين روشها استفاده از انرژي ارتعاشي سيستم‌ها و محيط اطراف آن‌ها است كه خود شامل روش‌هاي مختلفي مانند برداشت به روش الكترومغناطيس و الكترواستاتيك است، يكي از اين روشها برداشت انرژي با استفاده از خواص مواد پيزوالكتريك است. در اين تحقيق برداشت انرژي از يك تير يكسرگيردار تحت ارتعاشات با دامنه بزرگ مورد بررسي قرار مي‌گيرد. ابتدا براي بررسي رفتار سيستم در ارتعاشات بزرگ بايد مدل دقيق هندسي ايجاد شود تا توانايي بررسي رفتار سيستم در شرايط مختلف را داشته باشد و نتايج به دست آمده از اين مدل با نرم افزار اجزاءمحدود آباكوس صحت‌سنجي مي‌شود، سپس ماده پيزوالكتريك به تير اضافه شود، تا برداشت انرژي در ارتعاشات با دامنه جابجايي و چرخش بزرگ مورد مطالعه قرار گيرد. براي بررسي رفتار دقيق تير ابتدا معادلات كامل كرنش تير را بدون ساده‌سازي در نظر گرفته و سپس با محاسبه انرژي كرنشي و سپس با محاسبه كار انجام شده توسط نيرو در انتهاي تير مسئله به صورت استاتيكي براي يك تير يكسرگيردار تحت نيروي نقطه‌اي در انتهاي تير حل شده براي اين بخش نياز به گسسته‌سازي رابطه‌ها است كه با روش ريلي- ريتز انجام شده است. براي صحت‌سنجي اين بخش از نرم افزار اجزاءمحدود آباكوس و آزمون تجربي كمك گرفته شد. در بخش بعد با محاسبه انرژي جنبشي با تاثير حركت پايه و با استفاده از اصل هميلتون معادله‌هاي انرژي براي يك تير يكسرگيردار تحت ارتعاشات پايه يا به عبارتي حل ديناميكي مسئله مورد بررسي قرار گرفته است و همچنين براي صحت‌سنجي از نرم افزار اجزاءمحدود آباكوس كمك گرفته شد. در انتها با اضافه شدن دو لايه ميكرو فيبر مركب پيزوالكتريك (MFC) در دو سمت لايه مياني برداشت انرژي در جابجايي‌هاي بزرگ مورد بررسي قرار گرفت و در انتها براي صحت‌سنجي از نرم افزار اجزاءمحدود آباكوس كمك گرفته شد. علت استفاده از ميكرو‌فيبرمركب پيزوالكتريك توانايي اين مواد در تحمل در برابر خمش‌هاي بزرگ است. براي حل معادلات حركت از روش‌هاي عددي از جمله روش نيوتن- رافسون، انتگرال‌گيري گوس- لژاندر و روش نيومارك استفاده شده است. با بررسي نتايج و مقايسه آن‌ها با نرم افزار اجزاءمحدود آباكوس مشاهده مي‌شود كه مدل هندسي ارائه شده داراي دقت مناسبي در پيش بيني رفتار تير در حالت استاتيكي، ديناميكي و همچنين برداشت انرژي است. در اين تحقيق فرض الاستيك خطي بودن مواد در نظر گرفته شده و نتايج تا زماني قابل قبول است ماده از حالت الاستيك خطي خارج نشود. همچنين در اين تحقيق هدف ابتدا ايجاد يك مدل دقيق هندسي براي پيش‌بيني رفتار تير در حالت‌هاي مختلف بوده و پس از آن بررسي ولتاژ خروجي در برداشت انرژي براي جابجايي‌هاي بزرگ است.
شماره ركورد
221709
گرايش رشته تحصيلي
طراحي كاربردي
دانشكده
مهندسي مكانيك
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان