جناب آقای مهندس مسعود رضایی دانشجوی دکتری دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران، از رساله خود با عنوان «برداشت انرژی و کاهش همزمان ارتعاشات توسط جاذب غیر خطی مگنتو پيزو الاستیک» به راهنمایی آقایان جناب دکتر روح اله طالبی توتی و جناب شاهرخ حسینی هاشمی در تاریخ 1401/11/26 ساعت 17:00 دفاع خواهد کرد.
اساتید داور داخلی: دکتر محرم حبیب نژاد کورایم / دکتر سیاوش کاظمی راد
اساتید داور خارجی: دکتر محمدرضا حائری یزدی / دکتر علی اصغر جعفری
چکیده رساله:
در این رساله، برداشت انرژی و کاهش همزمان ارتعاشات توسط یک جاذب غیرخطی چندپایدار مگنتوپیزوالاستیکی مورد مطالعه قرار گرفته است. سازه اصلی در حال ارتعاش، یک تیرِ تحت نیروی هارمونیک خارجی است. همچنین، جاذب غیرخطی از یک تیر پیزوالکتریک با جرم انتهایی آهنربایی و دو آهنربای خارجی تشکیل شده است. ابتدا، با استفاده از اصل همیلتون، معادله‌های غیرخطی حاکم بر سیستم استخراج شده‌اند. سپس، با استفاده از روش حل عددی، پاسخ سیستم خطی، پاسخ نقاط تعادل سیستم غیرخطی و انشعاب‌های رخ داده در جاذب به دست آمده‌اند. نتایج بیانگر این هستند که با تغییر فاصلههای میان آهنرباها، نیروی سفتی غیرخطی و تابع پتانسیل جاذب دچار تغییر می‌شوند. همچنین، نقاط تعادل جاذب از طریق انشعاب‌های زین اسبی و چنگالی دچار تغییر شده و سبب تک‌پایدار، دوپایدار و سه‌پایدار شدن جاذب می‌شوند. سپس، پاسخ دینامیکی سیستم به‌منظور مطالعه رفتار و عملکرد جاذب در برداشت انرژی و کاهش همزمان ارتعاشات در حضور نیروی تحریک هارمونیک مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا، پاسخ‌های عددی حوزه زمان و فرکانس سیستم استخراج شده و بیانگر این هستند که با توجه به دامنه و فرکانس نیروی تحریک، جاذب توانایی انجام نوسانات دامنه پایین درون‌چاهی تناوبی و دامنه بالای میان‌چاهی غیرتناوبی و تناوبی را داراست. افزون بر این، در حالت نوسانات میان‌چاهی غیرتناوبی، پاسخ سیستم از نوع مدوله قوی بوده و جاذب غیرخطی قادر به برداشت قابل توجه انرژی و کاهش همزمان ارتعاشات در بازه وسیعی از فرکانس تحریک است. در این حالت، عملکرد جاذب دو هدفه نسبت به دو حالت دیگر بسیار بهتر است. سپس، پاسخ سیستم با استفاده از روش موازنه هارمونیک‌ها صحت سنجی شده است. از سوی دیگر، عملکرد جاذب در دو حالت دو و سه‌پایدار مقایسه شده و نتایج نشان‌دهنده وابستگی کمتر پاسخ سیستم دارای جاذب دوپایدار به شرایط اولیه، در مقایسه با سیستم دارای جاذب سه‌پایدار، هستند. همچنین، کاهش ارتعاشات و توان برداشت‌شده بر واحد انرژی جنبشی تیر اصلی برای جاذب دوپایدار نسبت به جاذب سه‌پایدار بیشتر است. سپس، با استفاده از مطالعه منیفولد نامتغیر آرام سیستم، حداقل و حداکثر دامنه نیرو برای رخ‌دادن پاسخ مدوله قوی در همسایگی رزونانس 1:1 سیستم استخراج شده است. افزون بر این، با استفاده از مفهوم گریز از چاه پتانسیل، شروع و پایان پاسخ مدوله قوی در دو نمودار انشعاب پاسخ بر حسب فرکانس و دامنه نیرو مورد مطالعه قرار گرفته است. از سوی دیگر، عملکرد جاذب دوپایدار با چاه غیرخطی تک‌پایدار متناظر آن مقایسه و نتایج بیانگر این هستند که جاذب دوپایدار قادر به برداشت انرژی در بازه فرکانسی بزرگتری است. همچنین، ارتعاشات سیستم اصلی را نیز بیشتر کاهش می‌دهد.
در نهایت، به‌منظور صحت‌سنجی آزمایشگاهی، یک نمونه از سیستم مورد مطالعه که دارای جاذب پیزوالکتریک خطی است ساخته شده و مطالعات متعددی بر روی آن صورت گرفته است. همچنین، به‌منظور در نظر گرفتن پدیده اُفت نیروی تحریک در تست جاروی فرکانسی و ثابت نگه‌داشتن تحریک ورودی به سیستم، مدلی ریاضی با در نظر گرفتن مدل محرک در مدل سازهای ارائه شده است. نتایج آزمایشگاهی بیانگر این هستند مدل ارائه شده توانایی پیشبینی پاسخ سیستم و اُفت نیروی تحریک را دارد. از سوی دیگر جاذب پیزوالکتریک قادر به برداشت انرژی و کاهش همزمان ارتعاشات است. بنابراین، نتایج آزمایشگاهی بیانگر این هستند که نتایج حاصل از این پژوهش معتبر هستند.
واژه‌هاي كليدي: برداشت انرژی، کاهش همزمان ارتعاشات، جاذب ارتعاشات پیزوالکتریک غیرخطی چندپایدار، منیفولد نامتغیر آرام، گریز از چاه پتانسیل، اُفت نیروی تحریک
