جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای فرید حیدرپور)
موضوع: برداشت انرژی از ارتعاشات تیر با دامنه جابجایی و چرخش بزرگ به کمک ماده پیزوالکتریک
ارائه دهنده: فرید حیدرپور جزی
استادان راهنما: جناب آقای دکتر رضا تیکنی
استادان مشاور: جناب آقای دکترسعید ضیایی راد
استادان داور: جناب آقای دکتر حمید رضا میردامادی و جناب آقای دکتر محمد دانش
چکیده:
افزایش نیاز به انرژی الکتریکی در سامانه‌های بی سیم و خودتوان باعث شده تا محققها روش‌های مختلفی را برای برداشت انرژی مورد بررسی قرار دهند. یکی از این روش‌ها استفاده از انرژی ارتعاشی سیستم‌ها و محیط اطراف آن‌ها است که خود شامل روش‌های مختلفی مانند برداشت به روش الکترومغناطیس و الکترواستاتیک است، یکی از این روش ها برداشت انرژی با استفاده از خواص مواد پیزو الکتریک است. در این تحقیق برداشت انرژی از یک تیر یک سر گیر‌دار تحت ارتعاشات با دامنه بزرگ مورد بررسی قرار می‌گیرد. ابتدا برای بررسی رفتار سیستم در ارتعاشات بزرگ باید مدل دقیق هندسی ایجاد شود تا توانایی بررسی رفتار سیستم در شرایط مختلف را داشته باشد و نتایج به دست آمده از این مدل با نرم افزار اجزاء محدود آباکوس صحت سنجی می‌شود، سپس ماده پیزوالکتریک به تیر اضافه شود، تا برداشت انرژی در ارتعاشات با دامنه جابجایی و چرخش بزرگ مورد مطالعه قرار گیرد. برای بررسی رفتار دقیق تیر ابتدا معادلات کامل کرنش تیر را بدون ساده سازی در نظر گرفته و سپس با محاسبه انرژی کرنشی و سپس با محاسبه کار انجام شده توسط نیرو در انتهای تیر مسئله به صورت استاتیکی برای یک تیر یک‌سر‌گیردار تحت نیروی نقطه‌ای در انتهای تیر حل شده برای این بخش نیاز به گسسته سازی رابطه‌ها است که با روش ریلی- ریتز انجام شده است. برای صحت سنجی این بخش از نرم‌افزار اجزاء محدود آباکوس و آزمون تجربی کمک گرفته شد. در بخش بعد با محاسبه انرژی جنبشی با تاثیر حرکت پایه و با استفاده از اصل همیلتون معادله‌های انرژی برای یک تیر یک‌سر‌گیردار تحت ارتعاشات پایه یا به عبارتی حل دینامیکی مسئله مورد بررسی قرار گرفته است و همچنین برای صحت سنجی از نرم‌افزار اجزاءمحدود آباکوس کمک گرفته شد. در انتها با اضافه شدن دو لایه میکرو فیبر مرکب پیزوالکتریک(MFC) در دو سمت لایه میانی برداشت انرژی در تغییر شکل‌‌های بزرگ مورد بررسی قرار گرفت و در انتها برای صحت سنجی از نرم‌افزار اجزاء محدود آباکوس کمک گرفته شد. علت استفاده از میکرو فیبر مرکب پیزوالکتریک توانایی این مواد در تحمل در برابر خمش‌های بزرگ است. برای حل معادلات حرکت از روش‌های عددی از جمله روش نیوتن- رافسون، انتگرال‌گیری گوس- لژاندر و روش نیومارک استفاده شده است. با بررسی نتایج و مقایسه آن‌ها با نرم افزار اجزاءمحدود آباکوس مشاهده می‌شود که مدل هندسی ارائه شده دارای دقت مناسبی در پیش بینی رفتار تیر در حالت استاتیکی، دینامیکی و همچنین برداشت انرژی است.
کلمات کليدی:
برداشت انرژی، مواد پیزوالکتریک، جابجایی بزرگ، چرخش بزرگ، مدل دقیق هندسی