Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1395
11
1
gregorian
2017
2
1
16
12
online
1
fulltext
fa
بهینه سازی برداشت انرژی از ارتعاشات تیر کوپل با آلیاژ حافظه دار مغناطیسی
Optimization of energy harvesting from vibration of beam coupled with magnetic shape memory alloys
در سالهای اخیر برداشت انرژی از منابع موجود در محیط به منظور راه اندازی ادوات الکترونیکی با توان پایین، مورد توجه بسیاری از محققین قرارگرفته است. انرژی باد ، انرژی خورشید ، انرژی جریان آب ، انرژی مکانیکی حاصل از ارتعاشات و . . . از جمله منابع مهم انرژی های موجود در محیط بشمار می آیند. در این مقاله بهینه سازی برداشت انرژی از ارتعاشات محیط توسط آلیاژ حافظه دار مغناطیسی ارائه شده است. بدین منظور یک تیر دوسر درگیر بصورت کوپل با آلیاژ حافظه دار مغناطیسی در نظر گرفته می شود. ضربهای به اندازه تنظیم شده به جرم محک متصل به وسط تیر اعمال می شود در نتیجه ارتعاشات تیر باعث ایجاد کرنش های طولی در آلیاژ می گردد. این تغییر کرنش باعث تغییر شار مغناطیسی در اطراف سیم پیچ متصل به آلیاژ شده و با القای جریان الکتریکی یک جریان AC در مدار برقرار می گردد.<br /> برای ادامه داشتن فرایند و بازگشت کرنش ها در آلیاژ ، یک میدان مغناطیسی بایاس در جهت عرضی به آلیاژ اعمال می گردد. در این مقاله از مدل تیر اویلر – برنولی با کمک تئوری فون کارمن و مدل ساختاری مبتنی بر ترمودینامیک برای پیش بینی کرنش های غیر خطی و پاسخ مغناطیسی استفاده شده است. در نهایت برای پیش بینی ولتاژ خروجی قانون القای فارادی بکار می رود. پس از بدست آوردن معادلات و معرفی مدل ، بهینه سازی ابعادی بهمراه اثر جرم محک و میدان بایاس با هدف کم کردن حجم آلیاژ با قیود اعمالی انجام می شود.
In recent years, energy harvesting from ambient sources in order to use for low-powered electronics has been considered by many researchers. Wind energy, solar energy, water energy, mechanical energy from vibrations, etc are common sources of ambient energy. In this paper, optimization of energy harvesting from ambient vibration using magnetic shape memory alloy is presented. To this end, a clamped-clamped beam coupled with MSMA units is considered. A shock load is applied to a proof mass which is attached to the middle of the beam. As a result of beam vibration a longitudinal strain is produced in the MSMA. This strain changes magnetic flux inside the coil connected to MSMA and as a result, an AC voltage is induced in the coil. To have a reversible strain in MSMA, a bias magnetic field is applied in the transverse direction of MSMA units. The Euler-Bernoulli model with von Kármán theory and a thermodynamics-based constitutive model are used to predict the non-linear strain and magnetic response .Finally, Faraday's law of induction is used to predict the output voltage. After obtaining the governing equations, a design optimization is performed to find the optimal shape and configuration of the energy harvester together with the effects of proof mass and bias field.
آلیاژ حافظه دار مغناطیسی,برداشت انرژی,بهینه سازی,سازه کوپل با آلیاژ
Magnetic shape memory alloy,Energy harvesting,Optimization,Beam coupled with MSMA
675
684
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-2161&slc_lang=fa&sid=15
Hassan
Sayyadi
حسن
صیادی
100319475328460065900
100319475328460065900
Yes
دانشگاه شریف
Mojtaba
Effatpanah Hesari
مجتبی
عفت پناه حصاری
100319475328460065901
100319475328460065901
No
دانشگاه صنعتی شریف
Mohammad Amin
Askari Farsangi
محمد امین
عسکری فرسنگی
100319475328460065902
100319475328460065902
No
دانشگاه صنعتی شریف