طراحی و شبیه سازی یک مجموعه پیزوالکتریک به منظور تولید یک پترن خاص یک منبع تک فرکانس

چکیده مواد هوشمند، موادی هستند که خواصشان بطور فعال از طریق اسباب نوری، الکتریکی، گرمایی، مغناطیسی و الکترومکانیکی قابل تنظیم و کنترل می باشد. همچنین سازه ها، حسگرها، عملگرها یا سیستم های هوشمند شامل مواد یکپارچه هوشمند می باشند که قابلیت تطبیق سازه ای-الکتریکی جهت بدست آوردن خودحسگری، توانایی تشخیص و کنترل را دارا می باشند. مواد پیزوالکتریک یکی از مواد هوشمند هستند که بخاطر خواص مخصوصشان یعنی داشتن پدیده کوپلینگ الکترومکانیکی در صنایع مختلف به عنوان عملگر و یا حسگر بطور گسترده بکار می رود. با توجه به کاربردهای فراوان مواد پیزوالکتریک در این پروژه سعی شده است تا با فعال سازی آن ها به عنوان عملگر از طریق اعمال ولتاژ توزیع فشار صوت در یک محیط دو بعدی با استفاده از روش اجزاء محدود محاسبه گردد و پترن های خاص حاصله را بدست آورد. بدین منظور ابتدا در فصل اول به ارائه توضیحاتی راجع به مواد هوشمند، مهندسی آلتراسونیک و روش اجزاء محدود پرداخته می شود. سپس در فصل دوم به مروری بر کارها و تحقیقات انجام گرفته در این زمینه توسط محققان پرداخته می شود. در فصل سوم مسئله مورد نظر تعریف می گردد و معادلات حاکمه بر سیستم استخراج می گردد. سپس در این فصل این معادلات توسط روش اجزاء محدود گسسته-سازی می شود. از آن جا که نرم افزار ansys قابلیت این تحلیل را بر پایه اجزا محدود را دارد توضیحاتی راجع به مدلسازی مسئله در این نرم افزار ارائه می شود. در فصل چهارم نتایج برای استفاده از یک یا چند عملگر پیزوالکتریک از نوع pzt-141 برای محیط دوبعدی بصورت مربعی و مستطیلی ارائه شده و مورد بحث قرار گرفته است. در نهایت با استفاده از این عملگرها پترن خاصی که در یکی از مراجع ارائه شده، شبیه سازی گردیده شده است. کلید واژه: سازه های هوشمند، پیزوالکتریک، فشار صوت، اجزای محدود، آکوستیک، نرم افزار ansys