تحلیل و بهینه‌سازی تیر ترکیبی جاذب ارتعاشات و برداشت‌کننده انرژی با لایه مگنتو‌الکترو الاستیک

به کارگیری یک جاذب ارتعاشی که بتواند ارتعاشات سازه را به حداقل برساند و در عین حال به عنوان برداشت‌کننده‌ی انرژی نیز مورد استفاده قرار گیرد بسیار مورد توجه بوده است. در پژوهش حاضر از یک تیر پیوسته حاوی لایه‌ای از مواد هوشمند مگنتوالکتروالاستیک به عنوان جاذب دینامیکی استفاده شده است. این جاذب با داشتن مواد دارای خاصیت پیزوالکتریک و پیزومغناطیس توامان هم به کاهش ارتعاشات سیستم یک درجه آزادی کمک کرده و هم از آن انرژی برداشت می‌کند. بهترین عملکرد این جاذب در فرکانس تشدید اتفاق خواهد افتاد. با در نظر گرفتن یک نیروی تحریک هارمونیک اعمالی به سیستم اصلی، معادلات کلی جاذب استخراج گردید و تاثیر پارامترهای مختلف تیر بر برداشت انرژی مورد بررسی قرار گرفت. به کمک روش بهینه‌سازی و استفاده از الگوریتم ژنتیک مقادیر مناسب برای رسیدن به هر دو هدف به دست آمد. برای یافتن تابع هزینه از روش تجربی سطح پاسخ استفاده شد. بررسی‌ها در سه مود اول تیر انجام گرفت و مشخص شد که مودهای بعدی تاثیر چندانی در توان تولید شده ندارند. بیشترین میزان برداشت انرژی در مود اول و در محدوده‌ی فرکانسی 10 تا 40 هرتز اتفاق افتاده و میزان ارتعاشات سازه اصلی نیز حدود 65 درصد کاهش یافت.

modeling and optimization of vibration absorber beam combined with magneto-electro-elastic energy harvester

mechanical structures are always exposed to unwanted vibrations and this can greatly affect system performance. the energy from this vibration can be used as a source to generate voltage. therefore, the use of a vibration absorber that can minimize the vibrations of the structure and at the same time be used as an energy harvesting has been very important. in recent years, the use of intelligent materials capable of generating voltage has made significant progress in various fields. in the present study, a continuous beam with a layer of magnetoelectroelastic materials has been used as a dynamic absorber. this absorber helps to reduce the vibrations of the system by one degree of freedom and extracts energy from it. the best performance of this absorber will occur at the resonant frequency. the general absorber equations were extracted and the effect of different beam parameters on energy harvesting was investigated. using the optimization method, appropriate values were obtained to achieve both goals. the studies were performed in the first three modes of the bernoulli euler beam. the highest energy harvesting occurred in the first mode and in the frequency range of 10 to 40 hz. the vibrations of the main structure also decreased by about 65%.