تحلیل ارتعاشات و کنترل میکروتیر یکسر گیردار به همراه لایه های عملگر و حسگر پیزوالکتریک با فرض اثرات سطح

مهندسی مکانیک و ارتعاشات

مقاله 5، دوره 9، شماره 2 - شماره پیاپی 31، شهریور 1397، صفحه 34-45   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

سید علی افتخاری^{* 1}؛ محمد خواجه خباز²؛ محمد هاشمیان³

¹معاون آموزش و تحصیلات تکمیلی دانشگاه آزاد خمینی شهر

²دانش آموخته کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، واحد خمینی شهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران

³استادیار، مهندسی مکانیک، واحد خمینی‌شهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان ، ایران

چکیده

امروزه پیش‌بینی رفتار ارتعاشی و دینامیکی سازه‌های میکرو مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته است. در این پژوهش تحلیل ارتعاشات و کنترل میکروتیر یکسر گیردار به همراه لایه‌های پیزوالکتریک عملگر و حسگر با فرض اثرات تنش سطح مورد ارزیابی قرار گرفته است. معادلات دیفرانسیل حاکم با استفاده از روش انرژی و اصل همیلتون استخراج شده و از روش مجموع مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته برای گسسته-سازی و تبدیل معادلات دیفرانسیل پاره‌ای به دسته معادلات دیفرانسیل معمولی استفاده شده است. اثر تغییرات هندسه مدل و مدول الاستیسیته سطح، تنش پسماند سطح و چگالی سطحی بر فرکانس طبیعی مدل میکروتیر با لایه‌های پیزوالکتریک بررسی شده است. همچنین تأثیر طراحی کنترلر بهینه خطی بر تغییرات پاسخ دینامیکی و ولتاژ کنترلی پیزوالکتریک مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده‌ی افزایش سرعت پاسخ و کاهش سریعتر دامنه ارتعاشی مدل با طراحی کنترل بهینه خطی است.

کلیدواژه‌ها

میکروتیر؛ لایه های پیزوالکتریک؛ اثرات انرژی سطح؛ تحلیل ارتعاشات آزاد ؛کنترل بهینه خطی

مراجع