|
عنوان
|
بهینه سازی برداشت انرژی با استفاده از ارتعاشات غیر خطی ورق های هوشمند مگنتو الکترو الاستیک
|
|
نوع پژوهش
|
پایان نامه
|
|
کلیدواژه‌ها
|
ارتعاشات غیر خطی، ورق، برداشت انرژی، مگنتو الکترو الاستیک، مقیاس چندگانه، بهینه سازی
|
|
چکیده
|
در این رساله برداشت انرژی الکتریکی از ارتعاشات غیرخطی ورق مستطیلی، ساخته شده از مواد هوشمند، با توجه به تحریک هارمونیک بررسی شده و پارامترهای ورق به گونه ای بهینه می شوند که مقدار توان خروجی بیشترین مقدار ممکن شود. سازه ورق استفاده شده در این مطالعه، از سه لایه مختلف ساخته شده است که یک لایه الاستیک میانی در وسط و دو لایه ماده هوشمند در دو طرف آن قرار دارند. ضخامت لایه های هوشمند نیز در دو حالت مختلف بررسی می شود. ابتدا به بررسی ضخامت یکسان دو لایه هوشمند ماده مگنتوالکتروالاستیک پرداخته می شود که در این حالت منجر به تقارن سازه می شود و سپس سازه ای با دو لایه با ضخامت متفاوت برای ماده پیزوالکتریک مورد بررسی قرار می گیرد که در این مورد سازه نامتقارن است. معادلات حرکت ورق با استفاده از روابط کرنش- جابجایی غیرخطی ون کارمن و معادلات حاکم بر مواد مگنتوالکتروالاستیک ایجاد شده و با کمک تابع تنش ایری ساده سازی می شوند. تابع تنش ایری با استفاده از شرط سازگاری و شرایط مرزی ورق، که به صورت تکیه گاه ساده فرض شده است، به دست می آید. دو معادله دیگر برای بخش های الکتریکی و مغناطیسی برداشت کننده با استفاده از قوانین گوس، فارادی و اهم ایجاد می شود. با توجه به معادلات ایجاد شده برای قسمت های الکتریکی و مغناطیسی، مدار معادل الکتریکی این ورق هوشمند به دست می آید. از این رو روابطی برای خازن و سلف معادل و همچنین دو عضو الکتریکی دیگر به اسم منبع ولتاژ متناسب با جریان و منبع جریان متناسب با ولتاژ نیز ایجاد می شود. در پایان سه معادله جفت شده مکانیکی، الکتریکی و مغناطیسی وجود دارد. با توجه به غیرخطی بودن معادله مکانیکی، این مجموعه معادلات با استفاده از روش مقیاس چندگانه حل می شوند. با توجه به حل مقیاس چندگانه این معادلات، روابطی تحلیلی برای ولتاژ الکتریکی ناشی شده از قسمت الکتریکی مساله و جریان القاء شده ناشی شده از قسمت مغناطیسی مساله و همچنین جابجایی عرضی ورق استخراج می شود. مجموعه معادلات دیفرانسیل در دو حالت تشدید اولیه و تشدید ثانویه حل می شوند. سپس با استفاده از روابط ایجاد شده برای ولتاژ الکتریکی و جریان القاء شده، توان خروجی متوسط سیستم در یک دوره تناوب خطی به دست آورده می شود. با استفاده از رابطه توان خروجی متوسط، مجموعه ای از پارامترهای سیستم با استفاده از الگوریتم ژنتیک به گونه ای
|
|
پژوهشگران
|
علیرضا شوشتری (استاد راهنما)، حامد شرکایی (دانشجو)، حمیدرضا کرمی (استاد مشاور)
|