بررسی تجربی سیستم جاذب دینامیکی ارتعاشات و استحصال گر انرژی

در این مقاله، جاذب دینامیکی ارتعاشی متشکل از دو تیر یکسر گیردار متقارن با لایه‌های پیزوالکتریک به همراه جرم کمکی، برای کاهش ارتعاشات سیستم اصلی و استحصال انرژی الکتریکی، به‌صورت هم‌زمان، مورداستفاده قرارگرفته است. سیستم اصلی متشکل از یک تیر دو سر مفصل می‌باشد که به‌وسیله یک موتور با نامیزانی دوار تحریک می‌شود. در ادامه به‌منظور استخراج مدل الکترومکانیکی سیستم، از تئوری تیر اویلربرنولی و روش انرژی استفاده شده است. سپس صحت معادلات الکترومکانیکی استخراج‌شده به‌صورت تجربی بررسی شده و تطابق نتایج تجربی و تئوری در قالب چندین نمودار پاسخ فرکانسی نشان داده شده است. با بی‌بعد سازی معادلات، تاثیر تغییر پارامترهای بی‌بعد سیستم نظیر جرم بی‌بعد جاذب، مقاومت الکتریکی بی‌بعد و طول قرارگیری جرم کمکی بر روی تیر جاذب مورد بحث قرار گرفته است. سپس با در نظر گرفتن دو هدف کاهش ارتعاشات و افزایش توان الکتریکی استحصال‌شده بی‌بعد، به‌صورت هم‌زمان، محدوده مناسب برای جرم جاذب و مقاومت الکتریکی به‌صورت بی‌بعد به دست آورده شد. در انتها نیز با استفاده از پارامتری به نام میزان کمال، بهینه‌ترین طول بی‌بعد جرم نوک بر روی تیر جاذب به دست آورده شد. نتایج به‌دست‌آمده قابلیت برآورده سازی اهداف کاهش ارتعاشات سیستم و افزایش توان الکتریکی استخراج‌شده از سیستم، به‌صورت هم‌زمان، به میزان مطلوب را دارا می‌باشد.

Experimental study of dynamic vibration absorber and energy harvester

In this study, application of a dynamic vibration absorber system consists of two symmetric cantilever beams with tip mass and piezoelectric layer, in order to suppress undesired vibrations and harvest electrical energy, is studied. The main vibratory system is a simply supported beam, which is excited by a DC motor with rotating unbalance mass. To derive the governing electromechanical equations, the EulerBernoulli beam theory and the energy method are used. Then the governing electromechanical equations are experimentally validated and accommodation between theoretical and experimental results is shown using several frequency response plots. Using the nondimensional governing equations, effect of changing the system parameters such as the tip mass, load resistance and length of the cantilever beam is studied. Then, considering ability of system to effectively suppress undesired vibrations and increase the harvested electrical energy, the proper range for selecting the nondimensional tip mass and nondimensional load resistance is presented. Finally, using the socalled perfection rate parameter, the best parameters, to have a good vibration suppressor and energy harvester, are obtained. Results shown that both of energy and vibration considerations can be satisfied using the system.