برداشت انرژي از تير كامپوزيتي لايه اي داراي لايه پيزوالكتريك تحت ارتعاشات اجباري

امروزه استفاده از مبدل پيزوالكتريك به دليل قابليت تبديل انرژي محيطي همچون ارتعاشات مكانيكي به انرژي الكتريكي، كاربرد گسترده اي پيدا كرده است. در يك سازه داراي لايه پيزوالكتريك، علاوه بر خصوصيات پيزوالكتريك، انتخاب خصوصيات بخش غيرپيزوالكتريكي سازه برداشت كننده انرژي نيز از اهميت بالايي برخوردار است؛ بنابراين در پژوهش حاضر، توليد انرژي الكتريكي از ارتعاشات اجباري تير كامپوزيتي با لايه پيزوالكتريك مورد بررسي قرارگرفته است. لذا در ابتدا، با استفاده از تئوري تير اويلر-برنولي، معادلات حركت سيستم به دست آمده و سپس با استفاده از روش كانتروويچ، روابط ولتاژ خروجي براي يك تير كامپوزيتي داراي لايه پيزوالكتريك استخراج مي گردند. جهت صحتسنجي، نتايج تحليلي با نتايج حاصل از مدل سازي اجزاي محدود مقايسه شده اند كه خطاي نسبي كمي را نشان مي دهند. در ادامه تاثير زاويه الياف و نحوه چيدمان لايه هاي تير كامپوزيتي داراي لايه پيزوالكتريك بر ميزان برداشت انرژي بررسي شده است. مطابق با نتايج به دست آمده، با افزايش مدول الاستيسيته تير كامپوزيتي و تاثير آن بر نسبت ميرايي سازه، ميزان برداشت انرژي به مقدار قابل توجهي بهبود مي يابد. همچنين در ادامه اثر ابعاد تير كامپوزيتي، نسبت ضخامت تير كامپوزيتي به ضخامت لايه پيزوالكتريك، مقدار جرم متمركز و نسبت ميرايي بر ميزان برداشت انرژي بررسي شده است. نتايج بدست آمده نشان مي دهد كه با استفاده از مواد كامپوزيتي و با طراحي مناسب لايه چيني و زاويه الياف در هر لايه، مي توان مدول الاستيسيته معادل متفاوتي در تير كامپوزيتي ايجاد نمود كه درنتيجه، فركانس طبيعي سيستم و ميزان دامنه ولتاژ خروجي مدار هم تغيير خواهد كرد