پیزوالکتریک
اولین سایت تخصصی مواد پیزوالکتریک و کاربردهای آن به زبان فارسیپیزوالکتریک
اولین سایت تخصصی مواد پیزوالکتریک و کاربردهای آن به زبان فارسیدرباره من
سلام
هدف از راه اندازی این وبلاگ بالا بردن سطح اطلاعات خودم و سایر عزیزانی است که در زمینه مواد فعال بویژه مواد پیزوالکتریک کار می کنند. پایان نامه ارشد من در رابطه با کاهش ارتعاشات سازه به کمک مواد پیزوالکتریک به صورت passive damping بود و حالا در زمینه active damping و همینطور energy harvesting
تحقیق میکنم.
ar.keshavarz@aut.ac.ir
ادامه...
کنترل فعال و غیر فعال ارتعاشات بوسیله پیزوالکتریک
از جمله مزایای کنترل فعال ارتعاشات به کمک مواد پیزوالکتریک می توان به نیرومندی و انعطاف پذیر بودن سیستم، کارایی در باند فرکانسی وسیع، قابلیت کاهش ارتعاشات با مقادیر بالا، و عدم تاثیر پذیری سیستم کنترلی از شرایط محیطی و سازه اشاره داشت. با این حال، سیستم کنترلی فعال ارتعاشات بسیار پیچیده و الگوریتم پیشرفته ای نیازمند است، و در شرایطی ممکن است از حالت تعادل خارج شود که به تشدید در سازه منجر خواهد شد. علاوه بر این به منبع انرژی بزرگی نیز برای تحریک محرک ها نیازمند است. تحریک محرک های پیزوالکتریک مستلزم استفاده از ولتاژ متناوب بسیار بالا(نه لزوما جریان زیاد) برای ایجاد نیرو و جابجایی زیاد می باشد. شکل زیر نیروی ایجاد شده در مقابل جابجایی محرک پیزوالکتریک در ولتاژهای مختلف، نشان میدهد. بنابراین، بسیار مهم خواهد بود که یک منبع انرژی کارا و آمپلیفایرهای قدرتمند به منظور استفاده از محرک های پیزوالکتریک، طراحی گردد. بسیاری از سیستم های ارتعاشی باید به صورت کم حجم و کم مصرف(از نظر منبع تولید انرژی) باشند که با نحوه کار این سیستم ها همخوانی نخواهد داشت.
مروری بر کنترل ارتعاشات سازه های هوشمند
در همه تعریفات موجود از سازه های هوشمند بر دو مفهوم زنده بودن و هوش مصنوعی آنها اشاره شده است. مفهوم زنده بودن با توجه به این که این سازه ها دارای قدرت احساس(سنجش) و عمل(تحریک) هستند انتخاب شده است. هوش مصنوعی سازه های هوشمند به واسطه ی مدارهای الکتریکی می باشد که قدرت انتخاب عکس العمل مناسب نسبت به شرایط محیطی و تحریکات خارجی را به این سازه ها عطا می کند.
سازه هوشمند شامل مبدل هایی می باشد که دینامیک سازه را ثبت می نماید، اطلاعات بدست آمده را به مدارهای وابسته منتقل می نماید و دستورات دوباره به مبدل های جاسازی شده در سازه باز می گردد. نمونه ای از یک سازهی هوشمند در شکل زیر نمایش داده شده است.
استفاده از سیستم های فعال کنترل ارتعاشات در سازه هایی اعمال می شود که محدودیت وزن اجازه استفاده از دیگر سیستم ها را ندهد و همچنین محدوده ارتعاشاتی با فرکانس پایین مد نظر باشد.
همه ی سازه های هوشمند بر پایه ی مواد فعال(active material) می باشند. مواد فعال، به موادی اطلاق می شود که دارای خاصیت ایجاد کوپلینگ میان دو یا تعداد بیشتری میدان(میدانهای مکانیکی، الکتریکی، مغناطیسی، شیمیایی و نوری) می باشند. جدول زیر تعدادی از مواد فعال و کوپلینگ آنها را نشان میدهد.
بواسطه ی چنین قابلیتی، این مواد تحت تاثیرتحریکات خارجی متناسب، دچار تغییر شکل و خواص فیزیکی، هندسی و رئولوژیک خواهند شد. هر کدام از این مواد به نوبه ی خود بسیار حیرت آور و پر کاربرد خواهند بود اما طبق بررسی ها و آزمایشات صورت گرفته نقاط قوت و ضعف هر یک، در کاربردهای مختلف بررسی شده تا بهینه ترین ماده برای هدفی خاص انتخاب گردد.