مناقشة رسالة رسالة الماجستير الموسومة ب (حصاد طاقة كهروضغطية تجريبيا ونظريا من عتبة مثبته تثبيتا بسيطا بوجود كتلة متحركة) والمقدمة من قبل الطالب (اكرم مالك محيسن) في جامعة بغداد/ كلية الهندسة/ قسم الهندسة الميكانيكية/ ميكانيك تطبيقي وقد اشرف على اعداد الرسالة (أ.م.د. ثائر جبار نتيش) وتالفت لجنة المناقشة من:
أ.د. مجيد حبيب فيض الله/ رئيسا/ جامعة بغداد- كلية الهندسة – قسم الهندسة الميكانيكية
أ.م.د. مصطفى تركي حسين / عضوا /جامعة بابل- كلية الهندسة
م.د حمزة عبد الرسول حسين / عضوا / جامعة بغداد- كلية الهندسة – قسم الهندسة الميكانيكية
ملخص الرسالة:
في هذه الرسالة تم دراسة جدوى حصاد الطاقة الكهربائية من الاهتزاز الميكانيكي. في هذه التقنية ، يتم حصاد الطاقة من اهتزاز الحزمة المدعومة ببساطة قسريا تحت تأثير كتلة متحركة باستخدام مادة كهرضغطية رقيقة . أولاً ، يتم فحص استجابة الحزمة تحت تأثير كتلة متحركة ، متبوعًا بتجميع الطاقة بعنصر كهرضغطي ، وأخيراً ، مزيج من الحالتين. يتم تمثيل الهيكل بشعاع أساسي طوله L مثبت تثبيت بسيط من كلا الطرفين تمر عليه كتلة متحركة M تتحرك بسرعة ثابتة v تصف معادلة أويلر-برنولي التفاضلية سلوك الحزمة . يتم إجراء التحليل الديناميكي للحزمة باستخدام ثلاث كتل متحركة تبلغ ( 35.61 ، 65.81 و 79.41) غرام وكل واحدة منها تتحرك بثلاث سرعات منتظمة تبلغ (1.6 ، 2 و 2.4) م / ثا . يُنظر أيضًا في نموذج كهربائي انضغاطي أحادي البعد. يتم استخدام المقاوم الفردي R لتوصيل العنصر الكهروإجهادي بدائرة حصاد الطاقة. يتم الحصول على معادلة تفاضلية للنظام الكهروميكانيكي عن طريق المعادلة التأسيسية الكهرضغطية . تم الحصول على تحليل رياضي تمثله العديد من المعادلات التفاضلية التي تم حلها عدديًا بواسطة. MATLAB الفكرة هي لصق عنصر كهرضغطي مباشرة تحت الحزمة بواسطة الغراء. في هذه الحالة ، يتم التعامل مع انحراف الحزمة كضغط يتم نقله إلى العنصر الكهرضغطي . تم الاستعانة ببرنامج التحليل العددي COMSOL ، للتحقق من النهج المقترح من خلال مقارنة النتائج مع البيانات التي تم الحصول عليها بواسطة طريقة العناصر المحدودة (FEM).
تم أيضًا إنشاء نموذج تجريبي لتحديد الجهد الناتج عن الرقعة الكهرضغطية واستجابة الحزمة نتيجة انتقال الكتلة على طول الحزمة. تشير النتائج إلى أن القيم العددية والتجريبية لانحراف نقطة الوسط للحزمة والجهد الكهروضغطي قريبة جدًا.
أجريت دراسة تحليلية من خلال الاختلافات في طول وموقع PZT وابعاد الحزمة لتحديد كيفية تأثيرها على الطاقة المحصودة. أخيرًا، يتم تحليل تأثير الأحمال المقاومة على القدرة المحصودة ويتم حساب أفضل حمل مقاومة للحصول على أقصى طاقة.
النقطة الأكثر أهمية هنا هي الحاجة إلى بناء نماذج مصغرة بشكل صحيح. يمكنهم توفير قدر كبير من المعلومات بتكلفة منخفضة ، واستيعاب مجموعة متنوعة من إعدادات الاختبار ، والمساعدة في اختيار والتحقق من النموذج التحليلي الأكثر فعالية بهدف حل المشكلة الفعلية.
أظهرت النتائج أن الانحراف الديناميكي والجهد الكهروإجهادي وحصاد الطاقة الكهرضغطية كلها تزداد مع زيادة سرعة وحجم الكتلة المتحركة . يبدأ منحنى الطاقة مقابل مقاومة الحمل عند الصفر، ويزيد إلى أقصى قيمة، ثم يظل ثابتًا تقريبًا مع زيادة مقاومة الحمل. تم تحديد الموقع الأمثل للعنصر الكهروضغطي ليكون في منتصف امتداد الحزمة وايضا تم تحديد الطول الامثل للعنصر الكهروضغطي ليكون 0.63 م. اما بالنسبة لتأثير ابعاد الحزمة فوجد انه عندما يزداد طول الحزمة ، يقل تردد الرنين وفي نفس الوقت تزداد الطاقة المحصودة. ومع ذلك ، فإن زيادة سمك الحزمة له تأثير معاكس ، بينما لا تؤثر زيادة عرض الحزمة على تردد الرنين ولكنها تقلل من حصاد الطاقة .
