بررسی پاسخ دینامیکی حلقه باز و بسته تیر ساندویچی با هسته انعطاف پذیر مجهز به حسگر و عملگر پیزوالکتریک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 استادیار، کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

در این مقاله، پاسخ دینامیکی تیر ساندویچی با هسته انعطاف­پذیر و تکیه­گاه ساده مجهز به وصله­های حسگر و عملگر پیزوالکتریک تحت بارِ گسترده سینوسی قبل و بعد از کنترل بررسی می­شود. برای به دست آوردن پاسخ سازه­ای از نظریه سه لایه تیر ساندویچی استفاده شده است که در آن برای رویه بالا و رویه پایین نظریه اویلر-برنولی و برای هسته نظریه مرتبه اول خطی بکار گرفته شده است. معادلات حاکم بر مساله با استفاده از اصل هامیلتون استخراج شده­اند. با استفاده از روش گالرکین معادلات دیفرانسیل جزئی حاکم بر مساله به معادلات دیفرانسیل معمولی در حوزه زمان تبدیل شده و سپس با تعریف مناسب متغیرهای حالت، معادلات حالت سیستم ب دست آمده­اند. از روش کنترلی بهینه خطی مرتبه دوم برای کنترل ارتعاشات استفاده شده است. هدف مقاله نشان دادن اثر انعطاف­پذیری هسته در کنترل پاسخ دینامیکی تیر و بررسی پاسخ فرکانسی آن قبل و بعد از بستن حلقه کنترلی توسط نظریه سه لایه تیر ساندویچی است. بررسی­ها بیانگر عملکرد خوب کنترلر در کاهش دامنه ارتعاشات است. همچنین، انعطاف­پذیری هسته می‌تواند باعث ایجاد حدود 18% اختلاف در دامنه ارتعاش رویه بالا و پایین شود که این امر در تعیین محل عملگر و حسگر در رویه بالا و پایین تاثیرگذار است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Reddy J. N., On laminated composite plates with integrated sensors and actuators, Eng. Struct., Vol. 21, No. 7, pp. 568-593, 1999.
[2] Ramesh Kumar K., and Narayanan S., Active vibration control of beams with optimal placement of piezoelectric sensor/actuator pairs, Smart Mat. Struct., Vol. 17, pp. 8-55, 2008.
[3] Chhabra D., Chandna P., and Bhushan G., Design and Analysis of Smart Structures for Active Vibration Control using Piezo-Crystals, Int. J. Eng. & Tech., Vol. 1, No. 3, 2011.
[4] Abramovich H. and Pletner B., Actuation and sensing of piezolaminated sandwich type structures, Comp. Struct., Vol. 38, No. 4, pp. 17-27, 1997.

[5] Li F. M., and Liu X. X., Active vibration control of lattice sandwich beams using the piezoelectric actuator/sensor pairs, Comp. Part B: Eng., Vol. 67, pp. 571-578, 2014.

[6] Kapuria S., Ahmed A., and Dumir P. C., An efficient coupled zigzag theory for dynamic analysis of piezoelectric composite and sandwich beams with damping, Sou. & Vib., Vol. 279, No. 1–2, pp. 345-371, 2005.
[7] Dash P., and Singh B. N., Nonlinear free vibration of piezoelectric laminated composite plate, Fin. Elem. Anal. & Des., Vol. 45, No. 10, pp. 686-694, 2009.
[8] Moutsopoulou A., Stavroulakis G., and Pouliezos T., Simulation and Modelling of Smart Beams with Robust Control Subjected to Wind Induced Vibration, J. Civil Eng., Vol. 02, No. 03, pp. 106-114, 2012.
[9] علیقلی­زاده سعید، حامد محمد علی، حسن­نژاد قدیم رضا، کنترل فعال ارتعاش تیر یکسرگیردار با وصله­های پیزوالکرتیک بهینه شده از نظر طول و مکان، ماهنامه علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس، دوره 15، شماره 9، صفحه 11-22، آذر 1394.
[10] Padoin E., and Menuzzi O., Modeling and LQR/LQG control of a cantilever beam using piezoelectric material, 22nd Int. Cong. Mech. Eng., 2013.
[11] Bozhevolnaya E., and Frostig Y., Free vibration of curved sandwich beam, Aalborg university, Report N107, February 2001.
[12] Hamed E., and Rabinovitch O., Modeling and Dynamics of Sandwich Beams with a Viscoelastic Soft Core, AIAA Journal. vol. 47, no. 9, 2009.
[13] Damanpack A. R., Bodaghi M., Aghdam M. M., and Shakeri M., Active control of geometrically non-linear transient response of sandwich beams with a flexible core using piezoelectric patches, Comp. Struct., Vol. 100, pp. 517–531, 2013.