پديد آورنده :
موسوي، محمد
عنوان :
برداشت انرژي از ارتعاشات پل به وسيله ي تير يك سرگيردار درجه بندي شده تابعي ناشي از عبور جرم هاي متوالي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي ( ديناميك، كنترل و ارتعاشات)
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
پانزده، 69 ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
سعيد ضيايي راد
استاد مشاور :
امير حسين كريمي
توصيفگر ها :
برداشت انرژي مبتني بر پيزوالكتريك , عبور جرم هاي متوالي , ماده ي درجه بندي شده تابعي , تير تيموشنكو , تير اويلر برنولي
استاد داور :
حسن نحوي، علي لقماني
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/07/07
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/07/09
چكيده فارسي :
برداشت انرژي فرآيند استخراج انرژي از محيط و تبديل آن به يك شكل كاربردي از انرژي الكتريكي است. در ميان منابع مختلف توليد الكتريسيته، ارتعاشات مكانيكي به دليل اين واقعيت كه مي¬توان آن را در بسياري از وسايل و توليدات فناوري مانند خودرو‌ها، هواپيماها، ماشين‌هاي چرخان، ساختمان‌ها و پل‌ها مشاهده نمود، بسيار مطلوب است. انرژي ارتعاش مكانيكي مي‌تواند با استفاده از مبدل‌هاي الكترومغناطيسي، الكترواستاتيك و پيزوالكتريك به انرژي الكتريكي تبديل شود. اساس كار مواد پيزوالكتريك براي تبديل انرژي ارتعاشي به الكتريكي، ناشي از به وجود آمدن تنش و كرنش¬هاي مكانيكي در سطح آن¬ها است. از اين انرژي برداشت شده مي-توان براي تجهيزات الكترونيكي با توان كم استفاده كرد. هدف از انجام اين پروژه برداشت انرژي الكتريكي از ارتعاشات پل مي¬باشد. بدين منظور از يك تير يك ¬سر گيردار درجه¬بندي شده تابعي كه بر نقطه¬ي مياني پل نصب مي¬شود و در نتيجه در معرض ارتعاشات پايه ناشي از جابه¬جايي پل قرار مي¬گيرد، استفاده مي¬شود. پل به صورت يك تير با تكيه¬گاه ساده در نظر گرفته خواهد شد و روابط حاكم بر ارتعاشات آن با فرض تير تيموشنكو استخراج مي¬شود. هم¬چنين اثرات نيروهاي اينرسي، كوريوليس و گريز از مركز ناشي از عبور جرم از روي پل نيز در نظر گرفته خواهد شد. براي مدل¬سازي سيستم برداشت¬كننده كه شامل تير يك¬ سر گيردار و ماده¬ي پيزوالكتريك است، از فرضيات مربوط به تير اويلر- برنولي استفاده شده است. معادلات ارتعاشي به¬دست¬آمده براي پل و برداشت¬كننده، در نرم افزار متلب و با استفاده از حلگر ode 45 حل شده¬اند. هم¬چنين شبيه¬سازي مسأله كه شامل پل و برداشت¬كننده است، در نرم افزار كامسول مولتي فيزيكس انجام شده و آزمون¬هاي عملي نيز انجام گرفته است. در نهايت، ولتاژ و توان به¬دست آمده از مدل¬سازي تئوري مسأله با نتايج حاصل از شبيه¬سازي و در حالت¬هاي خاص با آزمون تجربي و نتايج موجود در مراجع مقايسه شده است. مقايسه-هاي انجام شده حاكي از دقت بسيار بالاي مدل¬سازي انجام شده براي مسأله حاضر است.
چكيده انگليسي :
Energy harvesting is the process of extracting unused energy from the environment and converting it into a functional form of electrical energy. Among the various sources of electricity generation, mechanical vibrations are highly desirable due to this fact that they can be existed in many technological devices and products such as automobiles, airplanes, rotating machines, buildings and bridges. Mechanical vibration energy can be converted into electrical energy using electromagnetic, electrostatic and piezoelectric converters. The basis of the work of piezoelectric materials to convert vibrational energy into electrical energy is due to the creation of mechanical stresses and strains on their surface. This energy can be used for low power electronic equipment. The purpose of this project is to harvest electrical energy from the vibrations of the bridge. For this purpose, a functionally graded cantilever beam is installed at the midpoint of the bridge and as a result is subjected to the basic vibrations created by the displacement of the bridge. The bridge will be considered as a simply supported beam and the governing equations of its vibrations will be extracted by Timoshenko beam theory. The effects of inertia, Coriolis and centrifugal forces related to the traverse of mass over the bridge will also be considered. In addition, the Euler-Bernoulli beam hypothesis have been used to model the harvesting system, which consists of a cantilever beam with the unimorph piezoelectric layer and also, an additional mass in order to regulate the resonance frequency. The vibration equations obtained for the bridge and the harvester are solved in MATLAB software using ode 45 solver. Besides, the problem simulation including the bridge and harvester has been done in Comsol Multiphysics software. Moreover, the experimental tests have been performed on a constructed set-up. Finally, the voltage FRF and power obtained from the model are compared with the simulation results from FE and in certain cases with the experimental tests. The comparisons made show the high accuracy of the implemented modeling for the present problem.
استاد راهنما :
سعيد ضيايي راد
استاد مشاور :
امير حسين كريمي
استاد داور :
حسن نحوي، علي لقماني
