ارتعاشات سازه یک منبع مهم برای برداشت انرژی است که می تواند با تحریک هارمونیک حاصل شود. رفتار سازه پیزوالکتریک با جفت شدگی بین پارامترهای الکتریکی و مکانیکی مدل می شود. این مدل می تواند به صورت تیر انعطاف پذیری باشد که در آن کرنش های بزرگ ایجاد می شود. کرنش ها و تغییر شکل چرخشی بزرگ در رفتار سازه غیرخطی باعث می شود که نتایج حاصل از تئوری خطی مناسب و قابل قبول نباشند و در این حالت باید از تئوری غیرخطی استفاده شود. برای حل معادلات حرکت و کوپل بین معادلات از روش نیومارک استفاده می شود. با درنظرگرفتن نوع میرایی تناسبی اثر سختی غیرخطی نیز در محاسبه میرایی اعمال شود. در این تحقیق، راستی آزمایی نتایج روش عددی اجزا محدود با روش تجربی برای بررسی پاسخ تیر نمونه غیرخطی پیزوالکتریک با تحریک هارمونیک ارایه می شود. برای بررسی نتایج در روش عددی، برنامه اجزای محدود توسعه داده شده و پاسخ الکتریکی تیر غیرخطی پیزوالکتریک حاصل می شود. اجرای آزمایش روی تیر پیزوالکتریک دوشکلی با وجود جرم متمرکز و جابه جایی آن در طول تیر تحت تحریک بار هارمونیک و مقایسه نتایج عددی با نتایج آزمایش صورت می گیرد. نتایج حاصله تاثیر خصوصیت پیزوالکتریک در پاسخ فرکانسی تیر غیرخطی و اثر موقعیت جرم متمرکز در ولتاژ خروجی را نشان داده و مناسب ترین حالت موقعیت جرم متمرکز برای حصول بیشترین پاسخ ولتاژ ارایه می شود.

در این مقاله به بررسی رفتار ارتعاشی یک تیر دوسرگیردار متصل به یک جاذب غیرخطی ارتعاشاتی که تحت بار نوسانی با دامنه های تحریک مختلف است، پرداخته شده است. این سیستم در واقع یک مدل ساده و محلی از سازه های دریایی تحت تحریک سیال خارجی را ارائه می دهد. برای مدل-سازی تیر از تئوری اویلر-برنولی و برای مدل سازی جاذب (چاه غیرخطی انرژی)، از فنر غیرخطی و دمپر خطی استفاده شده است. پاسخ سیستم به صورت تحلیلی (روش متوسط گیری مختلط شونده) و عددی (روش رانگ-کوتای مرتبه چهارم)، به دست آمده است و بر این اساس محدوده مناسب پارامترهای جاذب، برای کاهش بهینه ارتعاشات استخراج شده است. علاوه بر این شرایط رخداد انشعابات زین اسبی و هاپ عام و همچنین تاثیر آن ها در رخداد نوسانات تخفیفی در سیستم بررسی شده است. نتایج نشان دادند که میرایی چاه غیرخطی انرژی، تاثیر زیادی بر روی کارایی آن دارد. در ضمن با نزدیک شدن محل نصب جاذب به تکیه گاه ها احتمال رخداد پدیده نوسانات تخفیفی کاهش می یابد و پاسخ گذاری سیستم نیز طولانی تر می شود.

در کار حاضر به تحلیل ارتعاشات یک تیر دوسرگیردار متصل به چاه غیرخطی انرژی (با فنر و دمپر غیرخطی) که تحت تحریک هارمونیک قرار دارد، پرداخته شده است. برای مدل کردن تیر از تئوری تیر اویلر-برنولی استفاده گردید و چاه غیرخطی انرژی نیز در مقاطع مختلف تیر وصل گردید و تاثیر پارامترهای مختلف بر روی رفتار دینامیک سیستم مورد تحلیل و بررسی قرار گیرند. همچنین شرایط لازم برای رخداد انشعابات هاپ و زین اسبی بررسی مطالعه شده است. از آنجا که در بررسی سیستم های ارتعاشاتی، به دست آوردن پاسخ فرکانسی به دلیل آن که بهترین محدوده کاهش ارتعاشات را نشان می دهد بسیار اهمیت دارد، روش متوسط گیری مختلط شونده برای حل سریع مسئله و یافتن پاسخ فرکانسی به کار گرفته شده است. از سوی دیگر برای صحه سنجی و مقایسه نتایج، از روش عددی (رانگ کوتای مرتبه چهارم) نیز استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که با نزدیک شدن محل نصب جاذب به تکیه گاه ها، احتمال رخداد انشعاب هاپ و زین اسبی به ترتیب، کاهش و افزایش می یابد و ناحیه منفصل فرکانسی در محدوده کوچک تری از دامنه تحریک خارجی تشکیل خواهد شد و پاسخ گذرای سیستم مدت زمان طولانی تری خواهد داشت. همچنین با افزایش دامنه نیروی تحریک خارجی، دامنه ماندگار سیستم به آرامیافزایش می یابد.

در این مقاله به بررسی رفتار ارتعاشی یک تیر دوسرگیردار متصل به یک جاذب غیرخطی ارتعاشاتی که تحت بار نوسانی با دامنه های تحریک مختلف قرار دارد، پرداخته شده است. این سیستم درواقع یک مدل ساده و محلی از سازه های دریایی تحت تحریک سیال خارجی را ارائه می-دهد. برای مدل سازی تیر از تئوری اویلر-برنولی و برای مدل سازی جاذب (چاه غیرخطی انرژی)، از فنر غیرخطی و میراگر خطی استفاده شده است. پاسخ سیستم به دو روش تحلیلی (روش متوسط گیری مختلط شونده) و عددی (روش رانگ-کوتای مرتبه چهارم)، به دست آمده است و بر این اساس محدوده مناسب پارامترهای سیستم و جاذب، برای کاهش بهینه ارتعاشات استخراج شده است. علاوه بر این اثرات میرایی سیستم، تاثیر مودهای بالاتر، محدوده های رخداد پاسخ شبه تناوبی و شرایط رخداد ناپایداری در پاسخ حالت ماندگار سیستم بررسی شده است. نتایج نشان دادند که آستانه های نیرویی برای پدیده هایی نظیر ناحیه منفصل فرکانسی و محدوده های انشعابات و پرش در سیستم با تغییر محل نصب جاذب به شدت تغییر خواهد کرد.

با توجه به کارکرد متفاوت مکانیزم تیر و جرم متمرکز و اهمیت مواد نانوکامپوزیتی، در این مقاله به بررسی ارتعاشات غیر خطی تیرهای کامپوزیتی یکسرگیردار با جرم متمرکز در انتها، تحت تحریک نیروی هارمونیک پرداخته شده است. معادلات حرکت حاکم با استفاده از روش فرمول بندی دقیق هندسی استخراج گردیده است. به منظور مدل سازی خواص مکانیکی کامپوزیتی تقویت شده با نانولوله های کربنی از مدل موری-تاناکا استفاده گردیده است. پاسخ فرکانسی با استفاده از روش مقیاسهای چندگانه استخراج گردیده است. در نهایت به بررسی تاثیر میزان جرم متمرکز، درصد نانولوله کربنی و نیروی هارمونیک بر پاسخ فرکانسی پرداخته شده است.

در تحلیل بسیاری از سازه های دریایی نظیر ستون ها و سازه های نفتی، تکیه گاه های دکل های نفتی و برج های احاطه شده توسط آب، معمولا از مدل تیر یکسرگیردار استفاده می گردد. این مدل ها معمولا وزن یک جرم متمرکز را تحمل می کنند که دامنه پاسخ این سازه ها در حین طراحی از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. در این مقاله تیر غیرخطی یکسرگیردار مغروق در سیال، با یک جرم متمرکز تحت اثرات جریان هارمونیک آب موردمطالعه قرارگرفته است. با استفاده از روش بالانس هارمونیکی، پاسخ تیر غیرخطی یکسرگیردار با سه جمله غیرخطی در چهار مود اول تعیین می شود. بررسی پاسخ فرکانسی حل تحلیلی و شبیه سازی عددی نشان می دهد پدیده پرش در ناحیه پاسخ سه گانه بین نقاط دوشاخگی رخ می دهد. پدیده پرش در مود اول از نوع سخت شونده و در مودهای دو تا چهار از نوع نرم شونده است. هر یک از جمله های غیرخطی اثرات متفاوتی بر روی رفتار ارتعاشی سیستم و پدیده پرش دارد. رفتار تیر در فضای حالت در کنار پاسخ زمانی و نگاشت پوآنکاره نشان می دهد مسیر منحنی فاز دارای نقاط پایداری مختلفی است. در انتها پدیده آشوب در تیر غیرخطی موردمطالعه قرار گرفت، در نقاط دوشاخگی رفتار سیستم آشوبناک است و جمله غیرخطی هندسی موثرترین اثر را در بی نظمی پاسخ دارد. بررسی پدیده پرش بااستفاده از روش های تحلیلی وعددی و مقایسه دو روش بایکدیگر به منظور صحه گذاری نتایج، مطالعه پدیده پرش در چهارموداول، بررسی جامع پدیده های غیرخطی ازجمله دوشاخگی و آشوب در منحنی های فاز، پاسخ زمانی، پوانکاره و نگاشت، از نو آوری های تحقیق در زمینه تیرغیرخطی مغروق، است.

تیرهای متحرک محوری بطور گسترده ای در صنایع مختلف حضور داشته و در بسیاری از مسائل مهندسی مکانیک از اهمیت خاصی برخوردار هستند. در این مقاله، ارتعاشات اجباری غیرخطی تیر متحرک محوری تحت اثر نیروی هارمونیک و در محیط حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. از تئوری تیر تیموشنکو برای مدل سازی تیر متحرک محوری بهره گرفته شده است تا بتوان اثرات تغییر شکل برشی عرضی و همینطور اینرسی چرخشی را لحاظ کرد. معادلات غیر خطی حاکم بر رفتار سیستم با کمک اصل همیلتون استخراج شده اند. سپس این معادلات و شرایط مرزی مورد نظر با روش تربیع دیفرانسیلی تعمیم یافته و با استفاده از اپراتورهای ماتریسی مشتق گیر آن گسسته سازی شده و معادلات مشتقات جزئی موجود به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل شده اند. به منظور مطالعه پاسخ فرکانسی سیستم از روش تعادل هارمونیک برای حل معادلات گسسته سازی شده استفاده گردیده است. همچنین پاسخ های زمانی تیر متحرک محوری با روش رانگ کوتا بدست آمده است. در یک بررسی موردی، تاثیر پارامترهای مختلف اعم از سرعت محوری، نیروی عرضی وارد بر تیر، ضریب میرایی و اختلاف دما در پاسخ های فرکانسی تیر متحرک محوری با شرایط مرزی تکیه گاه ساده در دو انتها بررسی شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که رفتار دینامیکی سیستم تحت تاثیر هر یک از عوامل ذکر شده تغیرات قابل توجهی از خود نشان می دهد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

­, در این پژوهش، برداشت انرژی به­,وسیله­,حسگر دولایه پیزوالکتریک در حالت تک­,مود غیرخطی و نیز یافتن شرایط بهینه عملکردی برای استخراج توان، مورد بررسی ­, قرار گرفته ­, است. معادلات غیرخطی با پیشنهاد آنتالپی الکتریکی غیرخطی مناسب و با استفاده از روش لاگرانژ به ­, دست ­, آمده است. همچنین به کمک روش­,های اغتشاشات و بر اساس نتایج تجربی، مدل شناسایی گردیده است. نتایج حاکی از وجود دمپینگ مرتبه 2 و سختی مرتبه 3 به بزرگی و می باشد. در نهایت برداشت انرژی غیرخطی بررسی و مقاومت الکتریکی برای توان الکتریکی بهینه برابر با بدست آمد.

در کار حاضر با هدف برداشت انرژی با لایه پیزوالکتریک، به تحلیل ارتعاشات غیرخطی دو تیر یکسرگیردار با فاصله از هم و تحت تحریک هارمونیک پایه، پرداخته می شود. برای مدل کردن تیرها از تئوری تیر اویلر-برنولی با شرط غیرکشسانی و همچنین فرض رابطه غیرخطی بین انحناء و جابجایی استفاده شده است. برای حل سریع مسئله از روش عددی استفاده شده است. تاثیر عوامل مختلف مانند مقاومت خارجی، لقی بین تیرها در رفتارهای غیرخطی سیستم مطالعه شدند. نتایج نشان دادند که هرچقدر لقی سیستم کوچک تر باشد، توان دریافتی افزایش می یابد و سیستم نیز تمایل به رفتار غیرپریودیک پیدا می کند. همچنین غیرخطی بودن سیستم باعث دور شدن فرکانس رزونانسی از فرکانس طبیعی سیستم شده و موجب رفتار غیرخطی سفت شونده می شود.