تحليل ارتعاشاتي تير يك سرگيردار با لايه پيزوالكتريك تحت نيروهاي آيروالاستيك و تحريك پايه جابجايي و دوراني

نظريه برداشت انرژي مكانيكي ارتعاشي محيط در دهه اخير مورد بررسي پژوهشگران قرار گرفته است. در تحقيق حاضر به تحليل ارتعاشات يك تير يك‌سر گيردار ويسكوالاستيك با دولايه پيزوالكتريك با اتصال سري و موازي تحت نيروي آيروالاستيك و تحريك پايه به صورت جابجايي و دوراني پرداخته شد. ماده ويسكوالاستيك تير با استفاده از مدل مكانيكي جامع كلوين وويت توصيف شد. نيروي آيروالاستيك براساس تئوري پيستون و تحريك پايه به صورت تصادفي و هارمونيك در نظر گرفته شدند. براي استخراج معادله‌هاي ارتعاشاتي و الكتريكي تير به‌ترتيب از كوپل بين ميدان تنش تير و پيزوالكتريك و معادلات گاوس استفاده شد. معادله ارتعاشي به روش گالركين، به صورت گسسته نوشته شد و همراه با معادله الكتريكي به كمك روش عددي رانگ كوتا حل شدند. سپس با بررسي پاسخ معادلات حاكم به مطالعه تاثير پارامترهاي سيستم بر رفتار ارتعاشي تير و ولتاژ خروجي پرداخته شد. نتايج نشان داد كه نوع اتصال مدار (سري يا موازي) تاثيري بر فركانس‌هاي سيستم و پاسخ فركانسي ندارد. با افزايش سفتي، فركانس طبيعي ارتعاشي تير افزايش مي‌يابد. ميرايي ساختاري بر مقدار ولتاژ خروجي تاثير بسزايي دارد. همچنين با افزايش فشار در محيط مقدار ولتاژ خروجي كاهش مي‌يابد.