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

Abstract

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 تأثیر 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 تأثیر 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.