تحليل حساسيت كرنش و ولتاژ پيش‌ بيني شده در برداشت‌كننده انرژي با آلياژ حافظه‌دار مغناطيسي به روش PAWN

Global sensitivity analysis of predicted strain and voltage from magnetic shape memory alloy based energy harvester using PAWN method

در اين مقاله تحليل حساسيت كلي كرنش پيش بيني شده بوسيله مدل برداشت كننده انرژي از ارتعاشات با آلياژ حافظه دار مغناطيسي ارائه شده است. در مدل انتخاب شده ، قطعه هاي آلياژ به يك تير دو سر درگير متصل شده اند و سيم پيچ به دور آن‌ها پيچيده شده است. بار ضربه‌اي به جرم محك متصل در وسط تير اعمال مي‌شود . ارتعاشات حاصل از اين ضربه باعث ايجاد كرنش در تير و آلياژ مي‌گردد. به منظور برداشت انرژي از تير ، با محدوديت هايي مواجه هستيم كه يكي از آن‌ها كرنش ايجاد شده در آلياژ مي باشد. با زياد شدن كرنش با توجه به پيش كرنش اعمال شده، آلياژ از حالت فشاري خارج مي‌گردد و باعث عدم كارايي مدل مي‌گردد . همچنين زياد شدن اين كرنش از حد مجاز نتايج پيش بيني شده را تحت تاثير قرار مي‌دهد. بدين ترتيب روش PAWN بعنوان يك روش كارآمد و آسان براي تحليل حساسيت كلي مدل نسبت به ورودي‌ها معرفي مي‌گردد. سپس مدل درنظر گرفته شده با روش معرفي شده، تحليل مي‌شود و اثر هر يك از ورودي‌ها بر خروجي مدل معرفي مي‌گردد. در ادامه با توجه به اهميت ولتاژ برداشت شده، تحليل حساسيت و رتبه بندي پارامترها انجام مي‌گردد. همچنين با استفاده از آزمون دو نمونه‌اي كولموگروف – اسميرنوف نشان داده شد كه در طراحي برداشت‌كننده و بهينه‌سازي آن با توجه به كرنش مي‌توان طول، ضخامت و عرض آلياژ و با توجه به ولتاژ مي توان ارتفاع تير را در محدوه ماكزيمم و مينيمم بررسي شده و با معيار مورد نظر، ثابت درنظر گرفت.

In this paper, Global sensitivity analysis of predicted strain from clamped–clamped beam magnetic shape memory alloy based energy harvester with PAWN method is presented. In the selected model MSMA units attached to the roots of clamped-clamped beam while coil wrapped around MSMA. A shock load is applied to a proof mass in the middle of the beam. As a result of beam vibration a longitudinal strain is produced in the MSMA and beam. There are limits to harvest energy from this model and one of them is the strain applied to the MSMA. As the strain increases with respect to the applied pre-strain, the MSMA exits the compression region and causes the model to fail. When strain exceeds limits also affect the predicted result. Thus PAWN method as an efficient and easy way for global sensitivity analysis of the inputs has been taken into account. Then the model is analyzed with introduced method to determine the effect of each input on the output. In the following, due to the importance of the harvested voltage, the sensitivity analysis and ranking of inputs are performed. Moreover, using two-sample Kolmogorov-Smirnov test it is shown that for design and optimization of model with respect to strain one can fix thickness, width and length of MSMA while studying model in corresponding maximums and minimums and also with respect to RMS voltage and similar test the width of the beam can be fixed.