پديد آورنده :
مرتضايي، سجاد
عنوان :
مدل تحليلي براي تخمين شكاف نواري در صفحه‌هاي فراماده‌ي پيزوالكتريك
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
نه، [71]ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
مصطفي غيور، رضا تيكني
استاد مشاور :
سعيد ضيايي راد
توصيفگر ها :
كنترل ارتعاشات , فرامواد , اثر پيزوالكتريك , شكاف نواري , ميرايي پهن‌باند
استاد داور :
حسن نحوي، علي لقماني
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/05/10
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/05/11
چكيده فارسي :
در اين پژوهش، ميرايي ارتعاشات در صفحه‌ي فراماده‌ي پيزوالكتريك، بررسي شده‌است. دو لايه‌ي پيزوالكتريك با آرايه‌اي از الكترودهاي بخش‌بندي شده، پوشيده شده‌اند و هر جفت الكترود روبه‌روي هم به يك مدار بيروني تشديدگر متصل شده‌اند. ابتدا مدلي تحليلي براي صفحه‌ي فراماده با بهره‌گيري از نظريه‌ي كيرشهف و اصل هميلتون، ارائه شده‌است و آناليز مودال با استفاده از معادله‌هاي به‌دست آمده، انجام شده‌است. پاسخ مودال صفحه، نشان مي‌دهد كه براي صفحه با شرايط هندسي و جنس مواد مشخص، عملكرد ديناميكي با تغيير در مدارهاي الكتريكي استفاده شده در سازه، كنترل مي‌شود و باعث ايجاد ويژگي‌هاي كنترل ارتعاشات مانند تشكيل شكاف نواري ارتعاشي و ميرايي ارتعاشات با پهناي باند گسترده مي‌شود. مطالعه‌ي عددي براي بررسي اثر مدارهاي تشديدگر و همچنين اثر تعداد تشديدگرها بر پاسخ صفحه بررسي و پاسخ‌ها براي صفحه با شرايط مرزي هندسي داراي حل دقيق، ارائه شده‌اند. همچنين اثر چگونگي شكل و چينش الكترودها بر توانايي ميرايي ارتعاشات در سازه، بررسي شده‌است. نتايج نشان مي‌دهند كه شكاف‌هاي نواري ارتعاشي با مدارهاي القاگر قابل ايجاد و تنظيم هستند و افزايش فركانس هدف براي تشكيل شكاف نواري ارتعاشي، نيازمند افزايش تعداد الكترودهاي روي دو سطح لايه‌هاي پيزوالكتريك است. افزون بر اين با به‌كار‌بستن مقاومت موازي با القاگر در مدارهاي تشديدكننده، امكان تنظيم ضريب كيفيت الكتريكي مدار فراهم مي‌شود كه امكان ميرايي بهتر ارتعاشات را در بازه‌ي شكاف نواري در پاسخ صفحه، ايجاد مي‌كند. همچنين با تنظيم ضريب كيفيت الكتريكي، ميرايي ارتعاشات با پهناي باند گسترده نيز ممكن مي‌شود. در پايان نتايج حاصل از حل تحليلي، با روش اجزاي محدود، راستي آزمايي شده‌اند.
چكيده انگليسي :
In this research, vibration attenuation is investigated in the piezoelectric metamaterial plates. The two layers of the piezoelectric bimorph are covered by a segregated array of electrodes and each opposing pair of electrodes is connected to a resonant shunt circuit. An analytical model is developed based on classical plate theory, and modal analysis is performed by using the governing equations. The modal response shows that for a plate with specified geometry and material properties, the dynamic performance of the metastructure can be controlled by changing the shunt circuitry used with the metamaterial. This creates vibration suppresion characteristics such as formation of low-frequency vibrational bandgaps and broadband vibration absorption. Numerical studies are performed and effect of the type of circuits and number of resonators for a plate with different combinations of boundary conditions is explored. Furthermore, the performance of the plate with different types of electrode shape is studied. The results indicate that the bandgaps can be obtained using purely inductive shunt circuits and the required number of electrodes increases as bandgap target frequency increase. It is also demonstrated that, using the resistive-inductive circuits, electrical quality factor can be tuned with changing the resistor value, enabling more vibration attenuation characteristics such as broadband vibration absorption and sharp vibrational bandgap formation. The results are numerically validated using finite element method.
استاد راهنما :
مصطفي غيور، رضا تيكني
استاد مشاور :
سعيد ضيايي راد
استاد داور :
حسن نحوي، علي لقماني
