هدف از این تحقیق، برداشت انرژی توسط دو ماده پیزوالکتریک و مگنتواسترکتیو به صورت هیبریدی می باشد. برای این کار دو ماده مگنتواسترکتیو و پیزوالکتریک به طور مشابه روی تیر یک سرگیرداری چسبانده می شوند و سپس با مرتعش کردن تیر، این دو ماده نیز ارتعاش پیدا می کنند. با مرتعش شدن آنها، پیزوالکتریک و مگنتواسترکتیو به ترتیب انرژی الکتریکی و میدان مغناطیسی ایجاد می کنند، که میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط مگنتواسترکتیو به وسیله سیم پیچ گیرنده ای به ولتاژ تبدیل می شود. این دو انرژی ایجاد شده با هم جمع می شوند و انرژی بیشتری نسبت به انرژی هرکدام از مواد پیزوالکتریک و مگنتواسترکتیو به تنهایی ایجاد می کنند. همچنین، اثرات فرکانس تحریک، تعداد دور سیم پیچ گیرنده، جنس تیر پایه و دامنه نیروی ارتعاش، روی توان برداشتی از پیزوالکتریک و مگنتواسترکتیو بررسی شده اند، که مقادیر بهینه ای برای هر کدام از پارامترهای ذکر شده به دست آمده اند. در واقع، در این پایان نامه سعی شده است که، بیشترین مقدار انرژی برداشتی از این مواد به دست آید. از مزیت های روش برداشت هیبریدی می توان به عملکرد خوب این مواد در همه فرکانس ها اشاره کرد. در واقع برداشت انرژی به صورت هیبریدی، هم در فرکانس های بالا و هم در فرکانس های پایین عملکرد خوبی دارد، در حالیکه پیزوالکتریک فقط در فرکانس های پایین و مگنتواسترکتیو در فرکانس های بالا انرژی بالایی تولید می کند.

برداشت انرژی از منابع تجدید پذیری همچون خورشید، ارتعاشات مکانیکی، نوسانات حرارتی و مغناطیس در سیستم های میکرو الکترومکانیکی در دهه های اخیر، توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده است. در میان این منابع انرژی، پیزوالکتریک ها و پیروالکتریک ها به خاطر سادگیِ طراحی و همچنین پیاده سازی، از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. در این پایان نامه روشی نوین در برداشت انرژی معرفی گردیده که از این دو ماده به طور همزمان در برداشت انرژی استفاده می نماید. روش های گوناگون برداشت انرژی تحت شرایط مختلف، مورد تحلیل قرار گرفته و مفاهیم تئوری در هر بخش ارائه گردیده است. این تحلیل ها، بر روی دو ماده ی هوشمند pzt و pmn-0.25pt صورت پذیرفته که از جمله مواد هوشمند پرکاربرد می باشند. در ابتدا با فرض تحت تحریک هم فرکانس قرار گرفتن سیستم، روش های استاندارد، استخراج همزمان، پالس سوئیچینگ سری و موازی، در هر بخش مورد تحلیل قرار گرفته و روابط آن در حالت هیبریدی استخراج گردیده است. سپس نتایج عددی با در نظر گرفتن پارامترهایی مشخص، مورد بررسی قرار گرفته و تأثیر مثبت روش هیبریدی نسبت به حالتی که تنها اثر پیزوالکتریسیته در برداشت انرژی موثر است، نشان داده شده است. نتایج حاکی از آن است که در صورت هارمونیک و هم فرکانس بودن تحریک ها، می توان برای ماده ی pzt و pmn-0.25pt به ترتیب، تا 38% و 53% توان الکتریکی برداشت شده را نسبت به حالتی که تنها اثر پیزوالکتریکی در برداشت انرژی موثر است، افزایش داد. در ادامه مدلی هیبریدی برای برداشت کننده های انرژی پیشنهاد شده؛ و مفهوم و روابط تئوری برای روش پالس سوئیچینگ ارائه گردیده است. روش های مختلف سوئیچ کردن به کمک تکنیک پنجره های لغزان زمانی، همچون سوئیچ کردن روی سیگنال ولتاژ الکتریکی، سیگنال جابجایی مکانیکی و نیز سیگنال نوسانات حرارتی، مورد بررسی قرار گرفته است. تحلیل های صورت گرفته در شرایط مختلف، با این فرض صورت گرفته که ارتعاشات مکانیکی و نوسانات حرارتی به صورت تصادفی یا هارمونیک با فرکانس های متفاوت، مدل را تحریک می کنند. در هر شرایط کاری، تأثیر مثبت روش هیبریدی برداشت انرژی با حالتی مقایسه شده است که در آن، تنها اثر پیزوالکتریسیته در برداشت انرژی موثر باشد. در بخش دیگرِ این فصل، تأثیر چهار پارامتر موثر در برداشت انرژی: دامنه نیروی ارتعاشی، دامنه نوسانات حرارتی، ضریب وارونگی و میزان مقاومت معادل الکتریکی، بر میزان توان الکتریکی برداشت شده مورد بررسی قرار گرفته است. در انتهای این فصل نیز موثرترین حالت سوئیچ کردن و همچنین مناسب ترین ماده برای برداشت هیبریدی، مشخص گردیده است.

هدف از این تحقیق کنترل هیبریدی ارتعاشات توسط دو ماده پیزوالکتریک و مگنتواسترکتیو به روش نیمه فعال می باشد. برای این منظور کنترل ارتعاشات به روش پالس سوئیچینگ و ویژگی های آن مورد بررسی قرار گرفته است. برای این کار دو ماده پیزوالکتریک و مگنتواسترکتیو به طور مشابه روی تیر یک سر گیرداری چسبانده شده اند. سپس با مرتعش شدن تیر، این دو ماده نیز مرتعش شده ودر نتیجه پیزوالکتریک و مگنتواسترکتیو به ترتیب ولتاژ الکتریکی و میدان مغناطیسی ایجاد می کنند. میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط مگنتواسترکتیو به وسیله سیم پیچ گیرنده ای به ولتاژ الکتریکی تبدیل می شود. این دو ولتاژ تولید شده برای کنترل ارتعاشات تیر به کار می روند که میزان میرایی ارتعاشی بیشتری را نسبت به حالت استفاده از هرکدام از مواد پیزوالکتریک و مگنتواسترکتیو به تنهایی ایجاد می کند. تخمین بیشینه ولتاژ جهت انجام سوئیچ در ارتعاشات تصادفی کاری دشوار است. بنابراین با مطالعه آماری سیگنال جابجایی یا ولتاژ توسط مقدار میانگین و انحراف از معیار سیگنال در یک پنجره زمانی کوچک معیاری جهت تخمین اکسترمم سیگنال در آینده و تصمیم جهت انجام سوئیچ معرفی می شود. هم چنین اثرات مقاومت بار، تعداد دورهای سیم پیچ گیرنده و ضخامت لایه های پیزوالکتریک و مگنتواسترکتیو بررسی شده و مقادیر بهینه ای برای هر کدام از پارامترهای ذکر شده بدست آمده است. در واقع در این پایان نامه سعی شده است که بیشترین میزان کنترل ارتعاشات را با استفاده از این مواد به دست آوریم. کنترل هیبریدی ارتعاشات در همه فرکانس ها عملکرد خوبی دارد، در حالی که پیزوالکتریک در فرکانس های پایین و مگنتواسترکتیو در فرکانس های بالا عملکرد بهتری دارند. تا کنون کنترل ارتعاشات به روش نیمه فعال فقط با استفاده از ماده پیزوالکتریک انجام شده است. در کار حاضر این روش کنترلی توسط ماده مگنتواسترکتیو به تنهایی و هم چنین با استفاده ازمواد پیزوالکتریک و مگنتواسترکتیو به صورت هیبریدی مورد بررسی قرارگرقته است. سوئیچ با استفاده از مطالعه آماری سیگنال خیز تیر انجام شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهند که میزان میرایی به دست آمده در حالت هیبریدی بسیار بیشتر از حالت پیزوالکتریک تنها می باشد.

هدف از این تحقیق برداشت هیبریدی انرژی از ارتعاشات محیط توسط دو ماده پیزو الکتریک و مگنتو استریکتیو به روش پالس سوییچینگ است. برای این کار تیریک سر گیرداری با لایه هیبریدی پیزو الکتریک و مگنتواستریکتیو با در نظر گرفتن اثرات میرایی بررسی شده است. در نظر گرفتن اثرات میرایی الکتریکی، مکانیکی و مغناطیسی ماکزیمم توان برداشتی را از ارتعاشات تیربدست می دهد. تحت تحریک پایه، درماده پیزو الکتریک ولتاژالکتریکی ودر ماده مگنتو استریکتیو میدان مغناطیسی ایجاد شده وتوسط سیم پیچ گیرنده ای، این میدان مغناطیسی موجب جریان القایی در سیم پیچ شده است. استخراج توان توسط روش پالس سوییچینگ(sshi) مورد مطالعه واقع شده است. برداشت توان در این روش برپایه سوییچ کردن در هر اکسترمم جابجایی تیر قرار داده شد. سوییچ در محلی غیراز جابجایی ماکزیمم منجر به کاهش توان تولیدی شده است. بنابراین برای تخمین محل جابجایی ماکزیمم از روش آماری بر پایه پنجره لغزان زمانی استفاده شده است. نتایج نشان داد، این روش نتیجه موثرتری در افزایش توان نسبت به روش استاندارد dc دارد. همچنین اثر پارامتر های مختلف از جمله ضخامت، مقاومت بار معادل، تعداد دورهای سیم پیچ، فرکانس تحریک پایه مورد بررسی قرار داده و مقادیر بهینه هریک در تولید توان ماکزیمم بدست آمده است. ماکزیمم توان استخراج شده در مد اول و برای فلز فولادبدست آمده و مقدار آن درتیر هیبریدی دارای بیشترین مقدار و حدودا 7617/61 میلی وات برآورد شده است. این توان در مقایسه با توان های استخراج شده از هر یک از مواد پیزو الکتریک و مگنتو استریکتیو به طور جداگانه که به ترتیب 959/55 و 9177/26 میلی وات بدست آمده، بیشتر است. همچنین ماکزیمم توان استخراج شده برای فلز فولاد ودر فرکانس اصلی مد اول صرفه نظر از هرگونه میرایی مکانیکی، مغناطیسی و الکتریکی 0350/151 میلی وات بدست آمده، و سهم تلفات مکانیکی 623/90 و مجموعه تلفات الکتریکی و مغناطیسی 7/1 میلی وات برآوردشده است. نتایج در فرکانس روزنانس و در سه مد اصلی اول، دوم وسوم تیر برای سه فلز فولاد، مس و آلومینیوم مورد ارزیابی قرار داده شد، نتایج عددی مربوط به ماده مگنتو استریکتیو مورد اعتبارسنجی قرار داده شد که توان برداشتی از این روش 43/15 برابر بیشتر از توان در حالت استاندارد dc شده است.

تحقیقات سال های اخیربه این سمت بوده که سیستم های میکرو الکترو مکانیکی را به صورت سیستم هایی بی سیم گسترش دهند به طوری که بتوانند انرژی مصرفی شان را از محیط دریافت نمایند. این منابع انرژی نامحدود همواره در اطراف ما وجود دارند و از جمله ی آن ها ارتعاشات مکانیکی است که در این پروژه به طور خاص مورد بررسی قرارگرفته و روش انرژی کرنشی در برداشت انرژی از ارتعاشات توسط مواد پیزو الکتریک و مگنتواستریکتیو معرفی شده است. مواد پیزو الکتریک، توانایی تولید ولتاژ در پاسخ به اعمال تنش مکانیکی و بالعکس را دارند و مواد مگنتو استریکتیو وقتی تحت کرنش قرار می گیرند، خاصیت مغناطیسی آن ها تغییر می کند. این مواد در کنترل ارتعاشات سازه های مختلف و جهت برداشت انرژی آن ها بصورت الکتریکی برای مصرف در شبکه ی حسگرهای بی سیم، سیستم های میکروالکترونیکی خودتغذیه، تجهیزات پزشکی قابل کاشت، دستگاه های پایش سلامت، شارژ باتری های قابل شارژ و غیره به کار می رود. مدل بررسی شده در این پروژه، تیر یکسر گیرداری است که با شتاب هارمونیک در تکیه گاه ارتعاش می کند و در سه حالت تیر با لایه ی پیزوالکتریک، با لایه ی مت گلاس و بالایه ی هیبریدی پیزوالکتریک و مت گلاس، بر پایه ی تیر اولر برنولی آنالیز شده است. نوع ماده ی پیزوالکتریک به کار رفته،(p-7) و نوع ماده ی مگنتو استریکتیو، مت گلاس(metglas 2605c) می باشد. تحلیل برای سه تیر فولادی، آلومینیمی و مسی انجام گرفته است. برای مدل، روابط انرژی کرنشی بدست آمده و از ترکیب آن با معادلات ساختاری پیزوالکتریک و مت گلاس، رابطه ی ولتاژ تولیدی استخراج شده است. ولتاژ تولید شده در مدار استاندارد (ac)معادل، اعمال و توان موثر، در هر سه حالت تیر با لایه ی پیزو، بالایه ی مت گلاس و با لایه ی هیبرید پیزو و مت گلاس به دست آمده و در پایان، مطالعه ی پارامتری برای بهینه سازی مقادیر ولتاژ و توان انجام و در تمامی حالات مقایسه شده است. ماکزیمم ولتاژ تولیدی و توان موثر برای تیر فولادی با لایه ی هیبریدی پیزو الکتریک و مت گلاس و در فرکانس طبیعی اول، به ترتیب 3.13 ولت و 130 میلی وات به دست آمده است.

چکیده در چند دهه اخیر به دلیل اندازه، طول عمر محدود و نیز به خاطر وجود مواد شیمیایی در باطریها، تحقیقات منجر به توسعه شبکه حسگرهای بی سیم شده و استفاده از باطریهای شیمیایی برای تولید توان راه حل مناسبی نیست. بنابراین ابداع روش های نوین تولید توان الکتریکی و تکنیکهای جدید برداشت انرژی با استفاده از مواد هوشمند از جمله مواد پیزوالکتریک، پیروالکتریک، مگنتواستریکتیو و ... توجه بسیاری از محققین را به خودجلب کرده است. در این پروژه، ابتدا مدلسازی مدار استاندارد ac و dc المان metglas2605sc و زیرلایه فولادی مورد تحلیل قرار گرفت. میزان توان خروجی در مدار استاندارد ac، فرکانس رزونانس 427.3 hz ، 0.2377 و در مدار dc و در همین فرکانس، 0.151 در حالت تئوری بدست آمد. بعد از آن مدار غیر خطی sshi موازی المان metglas2605sc و زیرلایه فولادی مورد تحلیل قرار گرفت. بیشترین توان خروجی در مقاومت معادل بهینه 10?، ضخامت بهینه 2mm و تعداد دور بهینه 500، 0.1398w بدست آمد. سپس تحلیل مدلسازی مدار استاندارد ac و dc المان pmn-0.25pt به عنوان ماده پیروالکتریک و زیرلایه مورد تحلیل قرار گرفت. در فرکانس حرارتی hz 0.5 برای مدار ac، ماکزیمم مقدار توان 0.188µw و در مدار dc برای همان فرکانس حرارتی، ماکزیمم مقدار توان 0.12µw و در مدارsshi ، ماکزیمم مقدار توان 0.259µw به دست آمد. پس از تحلیل جداگانه مدلسازی مدار مگنتواستریکتیو و پیروالکتریک، به بررسی مداری در حالت هایبریدی توسط این مواد با اعمال تنش مکانیکی و گرادیان حرارتی بطور همزمان به المان ها پرداخته شد. بیشترین میزان برداشت انرژی در فرکانس بهینه hz 260.9 برای مدار ac، µw 231.2 و در همین فرکانس در مدار dc، 153.3µw بدست آمد. بعد از آن مدار غیر خطی پالس سوییچینگ sshi موازی در حالت هایبریدی المان metglas2605sc بعنوان ماده مگنتواستریکتیو و pmn-0.25pt بعنوان ماده پیروالکتریک، مورد تحلیل قرار گرفت. در این حالت، بیشترین میزان توان خروجی در مقاومت معادل بهینه مگنتواستریکتیو 100?، مقاومت معادل بهینه پیروالکتریک 700k? ، ضخامت بهینه لایه پیروالکتریک 2mm، ضخامت بهینه لایه مگنتواستریکتیو 10µm و تعداد دور بهینه 500، 0.363w بدست آمد.

چکیده امروزه سیستم های تولید توان قابل حمل و کوچک بهعلت کاربرد روزافزون در وسایل الکترونیکی شخصی و ارتباطی در بازارهای تجاری مورد توجه هستند و جایگزین مناسبی برای باتری های غیرقابل شارژ که محدودیت اندازه و زیست محیطی دارند، محسوب می شوند. اکثر این سیستم ها انرژی مورد نیاز خود را از محیط اطراف تامین می کنند. نوسانات دمایی از جمله منابع انرژی نامحدود هستند، که همواره در اطراف ما وجود دارد. این پروژه به بررسی برداشت انرژی از این منبع انرژی می پردازد. مواد پیروالکتریک و مگنتوکالریک وقتی تحت نوسانات دمایی قرار می گیرند به ترتیب ولتاژ و میدان مغناطیسی تولید می کنند، عکس این خاصیت نیز در این مواد برقرار است، از این رو کاربردهای گرمایشی و سرمایشی و قابلیت تولید توان الکتریکی جهت استفاده در سنسورها و وسایل الکترونیکی را دارند. مونو کریستال pzn-4.5ptماده ی پیروالکتریک وgd5si2ge2 ماده ی مگنتوکالریک مورد استفاده در این تحقیق هستند.انرژی برداشتی هریک از مواد پیروالکتریک و مگنتوکالریک با استفاده از سیکلهای ترمودینامیکی کارنو، اریکسون، استرلینگ، اتو، دیزل و برایتون مورد بررسی قرار می گیرد، همچنین پارامترهای نسبت انرژی و راندمان به منظور مقایسه ی میزان کارایی سیکلهای ترمودینامیکی مورد بررسی است. سپس با ترکیب هایبریدی این مواد، گستره دمایی برداشت انرژی افزایش می یابد. در این بررسی میدان الکتریکی اعمالی به ماده ی پیروالکتریک و میدان مغناطیسی اعمالی به ماده ی مگنتوکالریک تحت سیکلهای ترمودینامیکی به ترتیب برابر 2kv.mm-1 و 50koe است. در ابتدا معادلات حاکم بر مواد پیروالکتریک به صورت خطی در نظر گرفته می شوند با این فرض محدوده ی دمایی بهینه نیز در سیکلهای استرلینگ، اتو و دیزل مشخص می گردد. سپس با در نظر گرفتن معادلات پیروالکتریکی به صورت غیرخطی و استفاده از دیتاهای تجربی پلاریزاسیون- میدان الکتریکی، رابطه ی پلاریزاسیون خطوط انتروپی ثابت مشخص می شود. در ماده ی مگنتوکالریک با استفاده از دیتاهای تجربی مغناطیس شوندگی- میدان مغناطیسی نشان خواهیم داد که مغناطیس شوندگی خطوط انتروپی ثابت و دما ثابت در میدان های مغناطیسی یکسان بر هم منطبق هستند. ماکزیمم انرژی بدست آمده توسط این مواد مربوط به سیکل اریکسون است. با اعمال گرادیان دمایی 5°c به ماده ی پیروالکتریک در سیکل اریکسون انرژی برداشتی برابر35.47mj.cm-3بدست آمد و با اعمال سیکل اریکسون تحت همین شرایط به ماده ی مگنتوکالریک انرژی برداشتی برابر 1.04j.cm-3بدست آمد.همچنین به منظور افزایش انرژی برداشتی، سیکل های دو مرحله ایی اریکسون واسترلینگ مورد بررسی قرار گرفته است، در سیکل های دو مرحله ای با افزایش گرادیان دمایی سیکلهای یک مرحله ایی به میزان 4°c انرژی برداشتی نسبت به سیکل یک مرحله ایی افزایش می یابد، سیکل های دو مرحله ایی اریکسون و استرلینگ انرژی برداشتی در ماده ی پیروالکتریک را بهترتیب به میزان 40% و 43.56%افزایش می دهد، این افزایش در ماده ی مگنتوکالریک به ترتیب برابر 13.46% و 30.1%است. ماده ی مگنتوکالریک در دماهای پایین قابلیت خوبی در برداشت انرژی از خود نشان می دهند از این رو در محیط هایی با دمای نزدیک به صفر درجه ی سیلسیوس نظیر سفینه های فضایی کاربرد دارد. در حالی که ماده ی پیروالکتریک در دماهای بالا عملکرد خوبی دارد، از این رو در محیط هایی با دمای بالا نظیر موتور ماشین قابل استفاده است. همچنین ترکیب هایبریدی این مواد در محیط هایی با نوسانات دمایی شدید قابل استفاده است. کلید واژه: سیکل های ترمودینامیکی؛ برداشت انرژی؛ پیرو الکتریک؛ مگنتو کالریک

هنگامی که یک ماده¬ی فروالکتریک تحت اعمال میدان الکتریکی قرار می¬گیرد در ساختار آن تغییرات دما به وجود می¬آید که این پدیده اثر الکتروکالریک نامیده می¬شود. متناظر با این اثر، هنگامی که یک ماده¬ی مغناطیسی تحت اعمال میدان مغناطیسیِ خارجی قرار می¬گیرددمایش تغییر می¬کند که به این اثر اثر مگنتوکالریک می¬گویند. یکی از کاربردهای این آثار، استفاده از آن¬ها در تولید پمپ حرارتی است. هدف از این تحقیق استفاده از این دو اثر در مدل خاصی از یک پمپ حرارتی به نامِ ساختار خط سرمایشیِ حالت جامد، به صورت جداگانه و هیبریدی است. سرامیک pmn25-pt و گادولینیوم تک کریستال به ترتیب به عنوان مواد الکتروکالریک و مگنتوکالریک مورد نظر قرار گرفته اند. نتایج تئوری حاصل از این تحقیق نشان دادند اگرچه امکان ایجاد سردسازی قابل توجه به وسیله¬ی هرکدام از آثار فوق به صورت مجزا وجود دارد، اما ساختار هیریدی، تحت عنوان خط سرمایشی حالت جامد مگنتوالکتروکالریک عملکرد بهتری نسبت به هرکدام از آن¬ها دارد. برای مثال هنگامی که یک المان الکتروکالریک به طول 2 میلی¬متر به تنهایی در سردسازی شرکت می¬کند، میزان افت دمای یخچال 3/0 درجه است. هنگامی که یک المان مگنتوکالریک به طول 4 میلی¬متر به تنهایی در سردسازی شرکت می¬کند افت دما به 5/1 درجه می¬رسد؛ اما هنگامی که همین دو المان در ترکیب مگنتوالکتروکالریکی با هم عمل می¬کنند میزان افت دمای یخچال به 5 درجه¬ی سانتی¬گراد می¬رسد. یعنی هنگامی که این دو المان با هم ترکیب می¬شوند بیش از 5/2 برابر مجموع عملکرد آن¬ها در ساختارهای مجزا، افت دما در خط سرمایشی ایجاد می¬شود

به منظور استفاده بهینه و بالا بردن راندمان سیستم های مکانیکی، کنترل و میرا کردن ارتعاشات آن ها همواره از سوی محققان مورد توجه قرار گرفته است. توسعه ی مواد پیزوالکتریک و مگنتواسترکتیو در دهه های اخیر و کاربرد این مواد در کنترل ارتعاشات، سبب شده است که محققان مطالعات گسترده ای را بر روی روش های کنترل ارتعاشات با استفاده از این مواد انجام دهند. در این پروژه کنترل غیرفعال ارتعاشات با استفاده از مواد مگنتواسترکتیو و پیزوالکتریک به همراه مدار الکتریکی جانبی به عنوان یک شبکه عملگری مورد توجه قرار گرفته است. به این صورت که لایه ای از ماده مگنتواسترکتیو (و یا پیزوالکتریک) روی سازه چسبانده می شود، این مواد سبب می شوند که قسمتی از انرژی ارتعاشی به انرژی الکتریکی تبدیل شود و در مدار جانبی به گرما تبدیل شده و بدین ترتیب ارتعاشات سازه کاهش یابد. اتصال مدار الکتریکی مناسب به مگنتواسترکتیو (و یا پیزوالکتریک) سبب می شود تغییراتی در مقدار و فاز انرژی الکتریکی ایجاد شود و میرایی بیشتری حاصل گردد. مدل بررسی شده در این پروژه، تیر یک سر گیردار است که در دو حالت پوشیده شده با لایه ی پیزوالکتریک به همراه مدار جانبی و پوشیده شده با لایه ی مگنتواسترکتیو به همراه مدار جانبی مورد مطالعه قرار گرفته است. نوع ماده ی مگنتواسترکتیو، متال گلس (met-glass 2605sc) و نوع ماده پیزوالکتریک به کار رفته (p-7) می باشد. برای مدل، روابط انرژی کرنشی بدست آمده و از ترکیب آن با معادلات ساختاری پیزوالکتریک و مگنتواسترکتیو رابطه ولتاژ تولیدی استخراج شده است در ادامه با استخراج معادلات حاکم بر مدارهای الکتریکی جانبی، بهینه سازی پارامترهای مختلف برای داشتن میرایی بیشتر بررسی شده است.

در این پژوهش ابتدا برداشت انرژی در سیستم های ترموالکتریک و فتوولتاییک به صورت مجزا با استفاده از آزمایش و شبیه سازی کامپیوتری انجام می گیرد.مشاهده می شود که با افزایش شدت تابش و کاهش دما، توان خروجی سلول افزایش می یابد،با افزایش اختلاف دمای دو طرف مولد، توان خروجی به سرعت افزایش می یابد. دمای سلول خورشیدی با قرار گرفتن در معرض آفتاب به سرعت افزایش می یابد. این افزایش دما باعث کاهش کارایی سلول خورشیدی می شود. به همین منظور سیستم هایبریدی فتوولتاییک – ترموالکتریک ایجاد می شود تا با جذب گرمای سلول خورشیدی، کارایی آن را افزایش دهد.

در یک خودرو، سیستم تعلیق به دلیل اینکه بدنه خودرو بر آن سوار می شود و نیروهای وارده از طرف جاده را به بدنه منتقل می کند، تاثیر بسزایی در راحتی سفر و فرمانپذیری خودرو دارد. در این رابطه سیستم های تعلیق فعال جهت بهبود همزمان راحتی سفر و فرمان پذیری خودرو مطرح شده اند. هدف اصلی این پایان نامه، بررسی سیستم های تعلیق و تحلیل اثرات ارتعاشات بر روی آن ها و ارائه یک سیستم تعلیق فعال نوین بر پایه کنترلر فازی می باشد. در ابتدا سعی شده نگاهی گذرا بر انواع سیستم های تعلیق از نظر فعال یا غیر فعال بودن داشت و بعد از آن به معرفی و شبیه سازی سیستم پیشنهادی پرداخته شده است. این پروژه نیازمند بسط یک مدل ریاضی برای شبیه سازی رفتار دینامیکی خودرو است که از مدل ربع خودرو استفاده شده است. در این پایان نامه برای سیستم تعلیق فعال، دو کنترلر جدید، یکی بر پایه سیستم استنتاج فازی مدل ممدانی و دیگری بر پایه سیستم استنتاج فازی- عصبی تطبیقی پیشنهاد شده است. شبیه سازی به وسیله مدلسازی بلوک دیاگرام فضای حالت در نرم افزار matlabانجام شده است که نتایج حاصل، بیانگر عملگر مطلوب این دو سیستم پیشنهادی در مواجه با ناهمواری های جاده می باشد..بطور کلی با توجه به مزایای این سیستم ها در نهایت یک کنترلر مناسب برای سیستم تعلیق فعال طراحی شده است.

در سال های اخیر استفاده از مبدل های پیزوالکتریک برای تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی و بالعکس به طور خاصی مورد توجه بوده است. این به خاطر آن است که این مبدل ها می توانند چگالی تبدیل توان بالایی را به طور نسبی فراهم آورند و همچنین دارای پتانسیل یکپارچه سازی بالایی با سایر تجهیزات برای تبدیل انرژی می باشند. به خاطر همین است که استفاده از مواد پیزوالکتریک به منظور برداشت انرژی از منابع ارتعاشی یکی از رایج ترین زمینه های مورد توجه در حوزه میکروژنراتور ها برای محققین است. مشکل اصلی میکروژنراتور های پیزوالکتریک این است که جریان تولید شده توسط آنها تا زمانی که مشغول شارژ کردن خازن داخلی المان پیزوالکتریک است نمی تواند به خوبی از آن خارج شود. بنابراین انرژی تولید شده توسط پیزوالکتریک در ظرفیت خازنی داخل آن ذخیره می شود و می تواند به اندازه قابل توجهی توان خروجی در دسترس را کاهش دهد. برای حل این مشکل روش های مختلفی ارائه شده که مهمترین آنها روش سوئیچینگ غیر خطی است که می تواند نرخ تبدیل را تا اندازه قابل توجهی افزایش دهد، اما به خاطر داشتن عملکردی بر اساس سوئیچینگ و قرار دادن سلف در مدار برای یک لحظه کوتاه، جریان لحظه ای که در سوئیچ و یا شبکه الکتریکی در جریان است خیلی زیاد است. بنابراین اتلاف توان در این تکنیک ها می تواند خیلی زیاد باشد. در این رساله به منظور رفع این مشکلات، یک تکنیک جدید غیر سوئیچینگ، بدون نیاز به سوئیچ کردن در نقاط اکسترمم جابجایی المان پیزوالکتریک، که مولتی سوئیچ تطبیق پذیر نامیده می شود ارائه شده و مورد مطالعه قرار می گیرد. این مدار واسط در یک مقایسه توسط نرم افزار شبیه سازی می تواند به طور موثری توان برداشت شده را حدودا به اندازه دو برابر تکنیک های غیر خطی قبلی بهبود دهد و نشان داده خواهد شد که این تکنیک دارای پتانسیل بالایی در تحقق فیزیکی و کاربرد عملی آن است.

به منظور استفاده بهینه و بالا بردن راندمان سیستم های مکانیکی، کنترل و میرا کردن ارتعاشات آن ها همواره از سوی محققان مورد توجه قرار گرفته است. توسعه ی مواد هوشمند مانند سیالات مگنتورئولوژیکال و همچنین مواد ویسکوالاستیک در سال های اخیر و کاربرد این مواد در کنترل ارتعاشات سبب شده است که محققان مطالعات گسترده ای را بر روی روش های کنترل ارتعاشات با استفاده از این مواد انجام دهند.