تحلیل ارتعاشات تیر یکسرگیردار با لایه ی پیزوالکتریک تحت نیروی آیروالاستیک با تحریک پایه

در این مقاله به تحلیل ارتعاشات یک تیر یکسرگیردار ویسکوالاستیک با دولایه پیزوالکتریک تحت نیروی آیرولاستیک و تحریک پایه پرداخته شده است. فرض می شود که ماده ویسکولاستیک تیر از مدل کلوین-وویت تبعیت می کند. همچنین دو لایه پیزوالکتریک در بالا و پایین تیر واقع شده است که به صورت اتصال سری به یکدیگر ارتباط دارند. نیروی آیروالاستیک بر اساس تئوری پیستون در نظر گرفته شده و به صورت یک نیروی خارجی بر تیر عمل می کند، همچنین فرض شده است که تحریک پایه به صورت تصادفی باشد. در این پژوهش تیر یکسرگیردار با دو لایه ی پیزوالکتریک به عنوان مکانیزم برداشت انرژی خمشی در نظر گرفته شده است. در ابتدا معادله ی دیفرانسیل پاره ای غیر خطی حاکم بر ارتعاش عرضی تیر با بکارگیری روش گالرکین به تعدادی معادله دیفرانیسل معمولی تبدیل شده که همراه با معادله ی الکتریکی حاکم بر پیزوالکتریک با استقاده از روش عددی رانگ- کوتا حل شده اند. سپس با بررسی پاسخ معادلات حاکم، به مطالعه ی تاثیر پارامترهای سیستم بر رفتار ارتعاشی تیر و ولتاژ خروجی پرداخته می-شود. نتایج نشان می دهد که با افزایش سرعت سیال، انرژی سیستم افزایش می یابد که باعث افزایش دامنه ی ارتعاشی و ولتاژ خروجی سیستم می گردد. علاوه براین نشان داده شد که میرایی ساختاری بر مقدار ولتاژ خروجی تاثیر بسزایی دارد.

تحلیل ارتعاشات تیر یکسرگیردار با لایه ی پیزوالکتریک تحت نیروی آیروالاستیک با تحریک پایه Keywords:

Cantilever beam , Piezoelectric layer , Aeroelastic force , Base excitation , Energy harvesting , تیر یکسرگیردار , لایه ی پیزوالکتریک , نیروی آیروالاستیک , تحریک پایه , برداشت انرژی