شماره ركورد
33809
پديد آورنده
رضا انصاريان
عنوان
بررسي و تحليل برداشت انرژي از پوستههاي دو انحنايي تحت تحريك ارتعاشي و اثر ساختار فرامواد آگزتيك در بهبود برداشت انرژي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/7/12
استاد راهنما
دكتر روحالله طالبي توتي
استاد مشاور
دكتر داوود يونسيان
دانشكده
مهندسي مكانيك
چكيده
در طول سه دهه گذشته، آگاهي از ماهيت متناهي و رو به زوال منابع سوخت فسيلي، محققان و مهندسان را برانگيخته است تا به تلاش براي توسعه منابع انرژي تجديدپذير و پايدار بپيوندند. در اين راستا، هر تلاش ممكن براي توسعه يك منبع انرژي پايدار در مقياس كوچك يا بزرگ اهميت خاص خود را دارد. يكي از منابع برداشت انرژي ارتعاشات سيستمهاي مكانيكي است. با توجه به كاربرد فراوان پوستهها در صنعت، اين مطالعه به برداشت انرژي ارتعاشي از اين پوستهها ميپردازد. از طرفي برداشت انرژي به اين روش مقدار پاييني از توان را ارائه ميدهد پس، تلاش به منظور افزايش و بهينهكردن اين برداشت تا حد امكان، بسيار حائز اهميت است. با توجه به خاصيت ضريب پوآسون منفي ميتوان از فرامواد در افزايش توان برداشتي در برداشت انرژي پيزوالكتريك بهره برد، همانگونه كه در تحقيقات اخير مورد بررسي قرار گرفتهاست. لذا اين تحقيق به دنبال برداشت انرژي ارتعاشي پوستههاي دوانحنايي است و همچنين اثر ساختار آگزتيك را در اين برداشت مورد بررسي قرار ميدهد. معادلات حاكم بر سيستم به روش تغيير شكل برشي مرتبه اول اصلاحشده، مدل پوستههاي نسبتاً ضخيم و استفاده از اصل هميلتون استخراج شدهاست. معادلات كوپل الكترومكانيكال به روش عددي در نرمافزار متلب حل شدهاند و علاوه بر نتايج مراجع معتبر، با استفاده از شبيهسازي المان محدود در نرمافزار كامسول، نتايج در حوزهي فركانس و برداشت انرژي اعتبارسنجي شدهاند. نتايج غالب نشان ميدهد كه استفاده از هستهي آگزتيك با ضريب پوآسون منفي، دامنه برداشت ولتاژ و توان الكتريكي را افزايش ميدهد؛ به طوري كه در فركانس تشديد اول توان و ولتاژ برداشتي به ترتيب 273% و 92% افزايش و در فركانس تشديد دوم نيز 72% و 31% افزايش داشته اند. در انتها پارامترهاي هندسي ساختار سلولي آگزتيك تحليل حساسيت شدهاند كه بتوان بهترين ساختار براي بالاترين برداشت انرژي از اين ساختار ساندويچي را مشخص كرد
تاريخ ورود اطلاعات
1404/07/19
عنوان به انگليسي
Investigation of energy harvesting from doubly-curved shells under vibrational stimulus and the effect of auxetic metamaterial on its enhancement
تاريخ بهره برداري
10/4/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
رضا انصاريان نجف ابادي
چكيده به لاتين
For the past three decades, awareness of the limited and diminishing nature of fossil fuels has driven researchers and engineers to concentrate their efforts on developing renewable and sustainable energy resources. Thus, enhancing sustainable energy sources on both large and small scales is significant for these efforts. The vibration of mechanical systems is one of these energy harvesting resources. Given the widespread industrial applications of doubly curved shells, this study aims to extract energy from these structures. However, energy harvesting through this method typically generates a small amount of power, making it crucial to maximize and optimize power generation as much as possible. As investigated in previous studies, the negative Poisson’s ratio of auxetic metamaterials could be used to improve the generated power in piezoelectric energy harvesting. Therefore, this study investigates vibrational energy harvesting from single-curved and doubly curved shells and the effect of auxetic structure on it. The governing equations of motion have been derived using modified first-order shear deformation theory, the semi-thick shell model, and utilizing Hamilton’s principle. The coupled electro-mechanical equations have been numerically solved in MATLAB software. To validate the results, both reputable resources and Finite Element Method (FEM) simulations in COMSOL Multiphysics are utilized, analyzing performance in both the frequency domain and energy harvesting capabilities. The major results that utilizing an acoustic core with a negative Poissonʹs ratio enhances the voltage and expands the range of electrical power harvesting. Specifically, at the first resonant frequency, power and voltage harvesting have increased by 273% and 92%, respectively. At the second resonant frequency, the increases are 72% for power and 31% for voltage. Finally, inally, an analysis of the sensitivity of the geometrical parameters of the auxetic structure is conducted to identify the optimal design for maximizing power production from this sandwich shell configuration.
كليدواژه هاي فارسي
برداشت انرژي , پيزوالكتريك , پوستههاي دوانحنايي , ساختار آگزتيك لانه زنبوري
كليدواژه هاي لاتين
Energy harvesting , Piezoelectric , Doubly-curved shells , Auxetic honeycomb structure
Author
Reza Ansarian
SuperVisor
Prof. Roohollah Talebitooti