سمینار ارشد آماده مهندسی مکانیک با عنوان بھینه سازی مکانی و تعدادی وصله ھای پیزوالکتریک در کنترل ارتعاشات پانل انعطاف پذیر با پایه دوار

چکيده

مواد پیزوالکتریک یکی از پرکاربردترین ابزارها در صنعت هستند که به عنوان حسگر و عملگر در کنترل ارتعاش سازه­ ها به کار می­روند. امروزه در پانل­های مختلف، پیزوالکتریک­ها برای رفع ارتعاشات مضر در سازه مورد نظر استفاده می­شوند. از دلایل استفاده آن­ها کاهش هزینه و به دست آوردن بهینه ­ترین خروجی از جمله طول عمر بیشتر در سازه می­باشد. از محدودیت­های آن­ها می­توان به تحمل ولتاژ محدود اشاره نمود که در صورت تجاوز ولتاژ القایی از حد قابل تحمل، خاصیت پیزوالکتریسیته ماده از بین خواهد رفت. از طرف دیگر اعمال ولتاژ بر عملگر پیزوالکتریک سبب بروز تنش حرارتی در ماده پیزوالکتریک و سازه میزبان خواهد شد، ضمن آن که تامین ولتاژ مستقیم القایی بر ماده پیزوالکتریک مشکل است. برای حل این مشکلات دو راهکار اساسی وجود دارد. یکی از موثرترین راهکارها بهینه ­سازی عملگرهاست. ولتاژ القایی به عملگر پیزوالکتریک به طول، ضخامت، جنس و مکان عملگرها وابسته است. در این بین ضخامت و جنس پیزوالکتریک به صورت محدود قابل بهبود خواهد بود ولی موقعیت و طول عملگر در هر سازه و در هر شرایط خاص قابلیت بهینه­ سازی دارد که از دلایل و اهمیت این پژوهش می­باشد. بر این اساس در این پژوهش برخی از معادلات حاکم بر ارتعاشات، فرکانس­های موجود، مکان و تعداد بهینه پیزوالکتریک­ها در سازه ­های مختلف با توجه به شرایط کاری آن­ها بررسی شد.

 

واژه­ های کلیدی: پیزوالکتریک، بهینه­سازی، پانل، ارتعاش

---

فهرست مطالب

عنوان

صفحه

 

فهرست شکلها ب‌

فصل اول: مقدمه. 1

1-1-  تعریف مواد هوشمند، انواع و اهمیت کاربرد آنها در قطعات امروزی.. 1

1-1-1- تعریف پیزو الکتریک، اهمیت و کاربرد آن در صنعت.. 2

1-2- اهمیت و دلیل کنترل ارتعاشات در قطعات و سازههای مختلف.. 6

1-2-1- معایب وجود ارتعاشات در سازهها و روشهای مختلف از بین بردن آنها 7

1-2-2- انواع روشهای کنترل ارتعاشات و مقایسه آنها 8

فصل دوم: مروری بر منابع.. 13

2-1- تاریخچه و بررسی پیزو الکتریک… 13

2-2- مروري بر كارهاي انجام شده در ادغام سازهها با پیزوالکتریکها 17

2-3- اهداف، فرضیهها و روشهای حل در برخی از پژوهشها 19

2-3-1- بررسی رفتار ارتعاشی تیرهای دوار: 24

2-3-2- کنترل فعال و غیرفعال ارتعاشات.. 25

فصل سوم: معادلات و فرمول های استفاده شده. 28

3-1- اصل کار مجازي.. 28

3-2- اصل دالامبر. 30

3-3-انرژي جنبشي.. 30

3-4-انرژي پتانسيل.. 32

3-5- معادله لاگرانژ. 34

3-6- تعیین طول و مکان بهینه عملگر. 36

نتیجه گیری.. 38

منابع.. 39

 

 

فهرست شکل­ها

عنوان

صفحه

 

 

شکل 1-1- نمایی از کنترل غیرفعال یک سازه با مبدل پیزوالکتریک. 8

شکل 1-2-   نمایی کلی از سیستم کترل فعال یک سازه با مواد پیزوالکتریک. 9

شکل 2-1- رفتار سلول اولیه پیزوالکتریک. 14

شکل 2-2- منحنی هیسترزیس عملگر پیزوالکتریک. 15

شکل 2-3 – خزش عملگر پیزوالکتریک. 16

شکل 2-4- ساختار عملگر انباشته پیزوالکتریک… 16

شکل 2-5- عملگر خطی هیدرولیکی پیزوالکتریک… 17

شکل 2-6- عملگر خمشی سری پیزوالکتریک… 17

شکل 2-7- عملگر خمشی موازی پیزوالکتریک… 17

شکل 2-8- پاسخ کنترل شده و کنترل نشده سیستم در برابر تحریک سینوسی در فرکانس تشدید. الف) نتایج شبیه سازی . ب) نتایج عملی[36]. 27