27624

كنترل هيبريد صوت و ارتعاشات در يك استوانه چند لايه كامپوزيتي با يك لايه مياني متخلخل با استفاده از وصله هاي پيزوالكتريك

دكتري تخصصي (PhD)

مهندسي مكانيك- ديناميك ـ كنترل و ارتعاشات

1393

1398/11/14

روح¬الله طالبي

علي لقماني

پرديس دانشگاهي - دانشكده مهندسي مكانيك

در اين رساله، به كنترل صوت و ارتعاشات در پوسته¬هاي استوانه¬اي چند لايه به كمك روش¬هاي فعال و غيرفعال پرداخته مي¬شود. از اين رو در گام اول با به¬كارگيري يك هسته متخلخل افت انتقال صوت در پوسته¬هاي استوانه¬اي كامپوزيتي با طول بي¬نهايت بررسي مي¬گردد. با توجه¬ به اينكه كه چيدمان لايه¬هاي كامپوزيتي و نوع هسته متخلخل در كاهش صوت گذرنده از پوسته بسيار اثر گذار مي¬باشد، با استفاده از يك بهينه¬سازي چندهدفه، آرايش بهينه لايه‌ها بگونه¬اي بدست آورده مي¬شود تا علاوه بر كاهش وزن پوسته، عملكرد سازه در كاهش صوت گذرنده از پوسته استوانه¬اي نيز حفظ گردد. از آنجا كه از يك طرف در فرآيند بهينه¬سازي به روش¬هاي معمول، به علت ثابت بودن طول كروموزوم¬ها توانايي بدست آوردن تعداد لايه¬هاي بهينه وجود ندارد و از طرفي ديگر يكي از پارامترهاي بسيار تأثيرگذار بر روي ميزان صوت گذرنده از پوسته تعداد لايه¬هاي كامپوزيتي مي¬باشد، در ادامه با ارائه روش بهينه¬سازي كروموزوم متغير يك سازه استوانه¬اي كامپوزيتي با لايه مياني متخلخل به گونه¬اي طراحي مي¬شود تا بتواند علاوه بر كاهش وزن سازه، عملكرد سازه را در كاهش صوت گذرنده از آن را ارتقا دهد. در گام بعدي براي بالا بردن دقت مدل ارائه شده براي پوسته استوانه¬اي كامپوزيتي با لايه مياني متخلخل، با ارائه يك مدل مرتبه كامل بر پايه تئوري بايوت براي پوسته¬هاي استوانه¬اي متخلخل محدود، صوت گذرنده از يك پوسته¬استوانه¬اي كامپوزيتي محدود با هسته مياني متخلخل مورد ارزيابي قرار مي¬گيرد. در ادامه معادلات حاكم بر يك پوسته استوانه¬اي هوشمند كه توسط وصله¬هاي پيزوالكتريك تجهيز شده است استخراج گرديده و صوت انتشار يافته از پوسته با استفاده از روش تخمين آكوستيكي مودال محاسبه مي¬شود. در گام بعد با در نظر گرفتن عدم قطعيت¬هاي موجود در وصله¬هاي پيزوالكتريك، يك كنترل كننده مقاوم بر پايه روش مدلغزشي نسبت به اين عدم قطعيت¬ها ارائه مي¬گردد. براي افزايش پايداري و قدرت تطبيق كنترل كننده پيشنهاد شده نسبت به تغييرات محيطي احتمالي نيز، در اين رساله روش ابتكاري لايه¬هاي مرزي خود تنظيم پيشنهاد شده است. در گام آخر نيز چيدمان بهينه وصله¬ها بگونه¬اي بدست آورده مي¬شود تا علاوه بر بالا بردن توان سيستم كنترلي جهت ايجاد سيگنال¬هاي مورد نياز براي كنترل هر مود، عدم قطعيت¬هاي ايجاد شده در سيستم نيز كاهش يابد.

1401/10/03

Hybrid control of sound and vibration for a composite cylindrical shell subjected to porous core using piezoelectric patches

2/2/2021 12:00:00 AM

In this study, the focus is especially placed on controlling sound and vibration through multilayered cylindrical shell using active and passive methods. Accordingly, in the first step, an analytical model is developed to incorporate porous core in an infinite cylindrical composite shell. Since two factors involving stacking sequence and type of porous core are considered as important parameters on the amount of transmitted noise into the structure, in the following, an optimization algorithm on the basis of multi-objective optimization is provided to optimize the stacking sequences in such a way that in addition to minimize of the weight, the acoustic performance of the structure to be improved. Due to constant chromosomes length in common optimization methods, it is impossible to obtain the number of the optimal layers whereas this is recognized as an effective parameter on the amount of acoustic transmitted into the structure. Based on that, a novel optimization algorithm is proposed nominated as Variable Chromosome Method (VCM), in which in addition to weight reduction, the performance of structure against the transmitted noise is improved. Subsequently, in order to enhance the accuracy of the model, a theoretical model is presented based on Biot’s theory wherein the porous core is inscribed in a finite cylindrical shell taking account Full method. Moreover, equations of a smart cylindrical shell with piezoelectric patches are extracted and radiation sound is calculated using modal structural acoustic sensing (MSAS). In the next step, a robust controller based on sliding mode method is offered to overcome piezoelectric patches uncertainties. To increase stability and controllability of the presented controller against the possible environmental changes, self-adjustment boundary layers are proposed in this approach. Finally, optimum positions of the patches are obtained in such a way that in addition to enhance the ability of the control system in order to supply requirement signals for controlling modes, the generated uncertainties to be reduced.

كنترل صوت , لايه¬ي مياني متخلخل

Sound control , Porous core

Hamed Darvish

Dr. Talebi