افزایش برداشت توان الکتریکی از میکروتیر پیزوالکتریک به روش الگوریتم ژنتیک با بهینه کردن هندسی و ماده ای

با توجه به رابطه مستقیم میان تغییر شکل حاصل از ارتعاش و ولتاژ تولید شده در سطح میکروتیر پیزوالکتریک ، بررسی نقش ابعاد هندسی این قطعات در ولتاژ تولید شده در اعمال یک نیروی ثابت از اهمیت بسزایی برخوردار است. در این تحقیق به منظور بهینه سازی ابعاد هندسی میکرو تیر پیزوالکتریک از ابزار الگوریتم ژنتیک نرم افزار متلب استفاده گردید. به این منظور ابتدا رابطه تحلیلی حاکم بر یک میکرو تیر تک لایه پیزو الکتریک در مدل اولر برنولی استخراج گردید و به عنوان تابع هدف در بهینه سازی مورد نظر لحاظ شد سپس متغیر های طول تیر ، طول لایه پیزو الکتریک ، پهنای تیر ، ضخامت لایه پیزوالکتریک و ضخامت تیر به عنوان متغیر های مطلوب برای بیشینه کردن ولتاژ برداشت شده در این بهینه سازی انتخاب گردیدند. برای اطمینان از دقت رابطه تحلیلی ارائه شده در نرم افزار آباکوس میکرو تیر تک لایه پیزوالکتریک مذکور مدل گردید که مقایسه نتایج از انطباق ۸۸ درصدی رابطه تحلیلی و مدل المان محدود حکایت داشت. همچنین مشاهده گردید بهینه سازی با استفاده از ابزار الگوریتم ژنتیک نرم افزار متلب در صورت انتخاب اندازه جمعیت مناسب می تواند تا ۵۹ درصد ولتاژ تولید شده را افزایش دهد و در عین حال بیش از ۵۰ درصد ابعاد میکرو تیر مذکور را کاهش دهد.

Keywords:

الگوریتم ژنتیک , پیزوالکتریک , بهینه سازی , برداشت انرژی اتلافی