پديد آورنده :
شمس، محمدجواد
عنوان :
مطالعه تجربي و تئوري برداشت انرژي الكتريكي از ارتعاشات صفحات دوپايداره مركب
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي مكانيك
صفحه شمار :
ده، 81ص.: مصور
استاد راهنما :
سعيد ضيايي راد، رضا تيكني
توصيفگر ها :
وصله هاي پيزوالكتريك , اصل هميلتون , پاسخ ديناميكي , معادلات الكترومكانيكي , برداشت انرژي
استاد داور :
حسن نحوي، مهدي سلماني تهراني
تاريخ ورود اطلاعات :
1395/06/03
چكيده فارسي :
چكيده استفاده از مواد مركب بهعلت مزايا فراوان از قبيل نسبت استحكام به وزن بالا سختي زياد و مقاومت به خوردگي بالا يكي از مهمترين علل پيشرفت صنايع گوناگون در چند دهه گذشته بوده است سازهها دوپايداره مركب دستها از مواد مركب هستند كه به علت دارا بودن دو حالت پايدار و عدم نياز به صرف هيچگونه انرژ برا ماندن در هر يك از اين حالتها پايدار كاربردها فراواني به ويژه در سازهها مورفينگ دارند و توجه بسيار از محققين و انجمنها هوافضا را به خود جلب كردهاند تاكنون مطالعات زياد در زمينه پاسخ حرارتي و استاتيكي اين صفحات انجام شده است به همين دليل تمركز اين مطالعه بيشتر بر بررسي پاسخ ديناميكي و برداشت انرژ الكتريكي از صفحات مركب دوپايداره با چينش به همراه وصلهها پيزوالكتريك است بدين منظور در ابتدا با نوشتن برنامه ويژه در نرمافزار متلب و با استفاده از روش ريلي ريتز و كمينه ساز انرژ پتانسيل سيستم حالتها پايدار بهدست آمده است در ادامه با استفاده از مدل توسعهيافته هير به همراه اصل هميلتون معادلات الكترومكانيكي صفحه مركب دوپايداره به همراه وصلهها پيزوالكتريك استخراج شده و فركانسها طبيعي اتصال كوتاه و مدار باز ورق مقاومت الكتريكي بهينه و پاسخ ديناميكي آن تحت تأثير شتابها پايه هارمونيك مختلف محاسبه و با نتايج شبيهساز در نرمافزار اجزا محدود انسيس مقايسه شده است همچنين بهمنظور كاهش خطاها موجود در نتايج بهدست آمده از روش تقريبي نسبت به روش اجزا محدود يك تابع شكل مرتبه برا ميدان جابجايي خارج از صفحه ارائه گرديده است اين تابع شكل بر خلاف تابع شكل پيشنهاد هير انحنا ورق در راستا x و y را متغير در نظر ميگيرد اثر تابع شكل مرتبه بر حالتها پايدار و پاسخ ديناميكي ورق بررسي و نشان داده شده است كه فرض انحناها متغيير در اين تابع شكل جهت محاسبه حالتها پايدار مقاومت الكتريكي بهينه و فركانسها طبيعي اتصال كوتاه و مدار باز ورق مناسبتر است و سازگار بهتر با نتايج بهدست آمده از روش اجزا محدود دارد در پايان نيز به مطالعه ايده برداشت انرژ الكتريكي از ارتعاشات صفحات مركب دوپايداره تحت اثر شتابها پايه هارمونيك مختلف بهصورت تحليلي تجربي و شبيهساز پرداخته شده و نشان داده شده است كه استفاده از اين صفحات بهعلت دارا بودن رفتار غيرخطي و وقوع پديده پرش ناگهاني بين حالتها پايدار خود باعث افزايش توان الكتريكي توليد و پهنا باند نسبت به سيستمها خطي ميشود كلمات كليد صفحات مركب دوپايداره وصلهها پيزوالكتريك اصل هميلتون پاسخ ديناميكي معادلات الكترومكانيكي برداشت انرژ
چكيده انگليسي :
An experimental and theoretical investigation on vibration energy harvesting from bi stable composite laminates Mohammad Javad Shams Email mj shams@me iut ac ir Date of submission June 1 2016 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language Farsi Supervisor Saeed Ziaei Rad Email szrad@cc iut ac ir Supervisor Reza Tikani Email r tikani@cc iut ac ir Abstract Some important advantages of composite materials such as their high weight to strength ratio was the cause of their prevalent use in many industrial cases in past decades Bi stable composite structures are special kinds of composite structures that their ability to maintain in their stable configurations without any source of energy has made them suitable for morphing structures A great amount of research were carried out that focused on the thermal and static behavior of these special plates The main goal of the present study is the dynamic response and energy harvesting of 0 90 bi stable composite plates with piezoelectric patches Therefore a specially written MATLAB code based on the Rayleigh Ritz technique and minimizing the potential energy is developed to compute statically stable states of the plate Afterwards the electromechanical equations for a bi stable composite plate with piezoelectric patches short circuit and open circuit natural frequencies optimal electric resistance and dynamic time responses of the plate to different harmonic base accelerations were computed using Rayleigh Ritz model in conjunction with Hamilton s principle The results were in agreement with the results obtained by finite element simulations in ANSYS software To eliminate the errors in the results from Rayleigh Ritz method compared with the finite element method a biquadratic shape function for the out of plane displacement field is proposed This shape function considers a variable curvature for the plate in the directions x and y in contrast with Hyer proposed function in which the curvatures are considered to be constant The effect of such a function is evaluated in the static and dynamic behaviors of the plate The assumption of variable curvatures in the mentioned directions for calculating the stable states the optimal electric resistance and short circuit and open circuit frequencies is more appropriate and more consistent with the results obtained from the
استاد راهنما :
سعيد ضيايي راد، رضا تيكني
استاد داور :
حسن نحوي، مهدي سلماني تهراني
