پديد آورنده :
حبيب زاده، نگين
عنوان :
برداشت انرژي از ارتعاشات ورق دوپايداره با لايه هاي پيزوالكتريك تحت نيروي غيرخطي آهنربا
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهار، 81ص. : مصور (رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
سعيد ضيايي راد، رضا تيكني
توصيفگر ها :
برداشت انرژي ارتعاشي , برداشت كننده ي غيرخطي , ورق مركب دوپايداره , لايه هاي پيزوالكتريك , نيروي آهنربا
استاد داور :
حسن نحوي، مهدي سلماني تهراني
تاريخ ورود اطلاعات :
1398/11/05
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1398/11/06
چكيده فارسي :
1 چكيده برداشت انرژي ارتعاشي محيط يك فنآوري جديد و پركاربرد است از انرژي برداشت شده ميتوان در سيستمهاي خودكار كوچك مثل شبكهي حسگرهاي بيسيم و باتريهايي كه قابليت شارژ مجدد دارند استفاده كرد در مطالعاتي كه بر روي برداشتكنندههاي انرژي ارتعاشي انجام شده است نشان داده شده كه برداشتكنندههاي با رفتار غيرخطي در بازهي وسيعتر فركانسي عملكرد بسيار بهتري نسبت به سيستم خطي معادل خود دارند ورقهاي مركب دوپايداره بهعنوان يك سيستم غيرخطي براي برداشت انرژي ارتعاشي مورد توجه قرار گرفتهاند اين ورق ها داراي دو حالت تعادل پايدار هستند كه براي نگه داشتن سيستم در هر يك از اين حالتها نيازي به صرف انرژي وجود ندارد همچنين وقتي اين ورقها از يك حالت پايدار به يك حالت پايدار ديگر تغيير وضعيت ميدهند تغييرشكلهاي زيادي در آنها رخ ميدهد كه اين ورقها را به گزينهي مناسبي براي برداشت انرژي تبديل ميكند در اين تحقيق به مطالعهي برداشت انرژي از ورقهاي مركب دوپايداره توسط اليههاي پيزوالكتريك پرداخته ميشود همچنين براي اولين بار تأثير اضافه كردن نيروي آهنربا به اين سيستم بررسي خواهد شد انتظار ميرود كه اضافه شدن نيروي آهنربا با كاهش تحريك الزم باعث بهبود عملكرد برداشتكنندهي انرژي شود در اين راستا ابتدا تحليلهاي استاتيكي با استفاده از كمينهسازي انرژي پتانسيل از روش ريلي ريتز و توسط برنامهي نوشته شده در نرمافزار متلب و مدلسازي در نرمافزار اجزاي محدود آباكوس انجام خواهد شد نتايج نشان ميدهند كه اضافه كردن نيروي آهنربا باعث كاهش جابهجايي خارج از صفحهي ورق و كاهش نيروي پرش شبه استاتيكي ميشود سپس معادالت ديناميكي با استفاده از اصل هميلتون استخراج شده و تحليلهاي ديناميكي از سه روش نيمه تحليلي اجزاي محدود و تجربي انجام خواهند شد و تأثير اضافه شدن جرم و نيروي آهنربا بهصورت مجزا بررسي خواهد شد مطابق بررسيها اضافه كردن آهنربا باعث كاهش تحريك الزم براي پرش بين حالتهاي پايدار شده و از اين طريق موجب بهبود سيستم بدون نيروي آهنربا ميشود پس از آن كه صحت مدل نيمه تحليلي در بررسي هاي ديناميكي مشخص شد برداشت انرژي از ورقهاي مركب دوپايداره با اليههاي پيزوالكتريك تحت نيروي آهنربا با استخراج معادالت الكترومكانيكي حاكم بر سيستم توسط روش نيمه تحليلي انجام خواهد شد در آخر تأثير اضافه شدن نيروي آهنربا بر بهبود برداشت انرژي از ارتعاشات ورق مركب دوپايداره بررسي خواهد شد اضافه كردن نيروي آهنربا باعث ميشود سيستم با تحريك كمتري به نوسانات پرش متناوب برسد و به همين دليل موجب بهبود برداشت انرژي ميشود كلمات كليدي برداشت انرژي ارتعاشي برداشتكنندهي غيرخطي ورق مركب دوپايداره اليههاي پيزوالكتريك نيروي آهنربا
چكيده انگليسي :
82 Energy Harvesting from the Vibrations of a Bistable Plate with Piezoelectric Layers under Nonlinear Magnetic Force Negin Habibzadeh Email n habibzadeh@me iut ac ir Date of submission January 5 2019 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 irAbstractVibration energy harvesting is a new and widely used technology Harvested energy can be used in smallautomated systems like wireless sensors and rechargeable batteries In studies on the vibration energyharvesters it has been shown that energy harvesters with nonlinear behavior have better performance thanthe linear counterpart over a wider frequency bandwidth Bistable laminates are considered as a nonlinearsystem for vibration energy harvesting These laminates have two stable states and there is no need to spendenergy on maintaining the system in each state Also when these laminates change their shape from onestable state to another stable state large deformations occur in them that makes them a good choice for energyharvesting In this study the energy harvesting of bistable laminate with piezoelectric layers is investigated Also for the first time the effect of adding magnetic forces to the system will be investigated It is expectedthat the magnetic force will improve the performance of the energy harvester system by reducing the baseexcitation for snap through In this regard firstly static analysis will be done by minimizing potential energywith the Rayleigh Ritz method and the written code in MATLAB software ABAQUS commercial softwarehas been used to develop a finite element model The results show that adding magnet force reduces out of plane displacement and quasi static snap through force Then the dynamical equations are extracted by usingHamilton s principle Dynamic analyzes will be studied by developing a semi analytical model finiteelement simulations and carrying out experimental tests Also the effect of adding concentrated mass andmagnet force will be examined separately According to the results adding magnets reduces base excitationthat is needed for snap through between stable states This will improve the performance of the systemwithout a magnetic force After the confirmation of the semi analytical model in dynamic studies energyharvesting from a bistable plate with piezoelectric layers under magnetic force is studied by obtaining thegoverning electromechanical equations of the system with semi analytical method in the end the effect ofadding magnet force on improving energy harvesting from the vibration of the bistable composite plate willbe investigated The magnetic force causes the system to reach continuous snap through with less excitation So the performance of the energy harvester improves significantly Keywords Vibration energy harvesting Nonlinear harvester Bistable composite plate Piezoelectric layers Magnet force
استاد راهنما :
سعيد ضيايي راد، رضا تيكني
استاد داور :
حسن نحوي، مهدي سلماني تهراني
