مکان یابی بهینه المان های پیزوالکتریک برای میرا نمودن ارتعاشات سازه ها

اهمیت حذف ارتعاشات سازه¬های مهندسی باعث شده است علم طراحی کاربردی با وسعت چشمگیری روبرو شود. نقش حذف ارتعاشات در مواد و مصالح با صرف انرژی و هزینه کمتر موضوعی است که در دهه اخیر بعنوان چالشی در مهندسی مکانیک مورد بحث و تحلیل قرار گرفته است. در اینجا یک سازه فلزی به همراه تعداد مشخصی از تکه¬های پیزوالکتریک با ابعاد مشخص در نظر گرفته می¬شود. هدف حذف ارتعاشات یا کاهش دامنه ارتعاشی در حداقل زمان می¬باشد. در این پایان¬نامه با استفاده از الگوریتم بهینه¬سازی mopso¬، مکان پیزوالکتریک¬ها برای تسریع هرچه بهتر میرایی دامنه ارتعاشات استفاده می-شود. المان¬های پیزوالکتریک بصورت حسگر و عملگر در بالا و پایین سازه نصب می¬شوند. یک خیز اولیه به سازه اعمال و در نتیجه¬ آن شروع به ارتعاش نموده و دامنه این ارتعاشات توسط عملگر¬های پیزو میرا می¬شود. حرکت¬های ارتعاشی سازه توسط حسگرهای پیزو حس شده و عملیات کنترلی بر مبنای آن انجام می¬شود و در نهایت برای میرا نمودن، سیگنال کنترلی لازم به عملگرها ارسال خواهد شد. نتیجه این حرکت، میرا شدن ارتعاشات سازه می¬باشد. سازه مورد بررسی در این پایان¬نامه، تیر تیموشنکو می¬باشد. تیر باکاربرد وسیع خود در علم رباتیک، مهندسی عمران، صنایع هواوفضا و... بعنوان سازه¬ایی کلیدی و پایه¬ایی درنظرگرفته می¬شود. تیر تیموشنکو بدلیل درنظرگرفتن اثربرشی درهنگام تغییرشکل، مدل دقیق¬تری نسبت به تیر اویلر- برنولی در واقعیت محسوب می¬شود. دراینجا تیر از طریق روش عددی اجزاءمحدود به توصیف دینامیکی آن و استخراج توابع شکل پرداخته شده است که هر گره از یک المان تیر دارای 2 درجه آزادی (جابجایی انتقالی - جابجایی دورانی) شامل می¬شود که باشرط مرزی یک سرگیردار به بررسی ارتعاشی عرضی تیر تحت اثر بارخارجی اعم از نیروی عرضی و گشتاور خمشی قرارمی¬گیردکه این بارخارجی تابعی از زمان بصورت پالس، ایمپالس، پله، متناوب سیسنوسی می¬باشد. در اینجا برای کنترل سازه از کنترلر lqr استفاده شده¬است. در این کنترلر 3 ضریب مجهول در ماتریس¬های q وr قرار دارندکه با استفاده از الگوریتم بهینه¬سازی ازدحام ذرات چندهدفه یا mopso، ضرایب مجهول در اثر جستجوی این الگوریتم در طول تیر، به تعیین نقطه یا نقاطی بهینه از تیر جهت قرارگیری حسگر و عملگر پیزوالکتریک در بالا و پایین تیر جهت میرانمودن سازه در کمترین زمان ممکن انجام می¬پذیرد.