کنترل پاسخ دینامیکی پوسته‌ی استوانه‌ای پیزوالکتریک مدفون تحت اثر بارگذاری متحرک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه تبدیل و ذخیره انرژی، پژوهشکده انرژی، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج

2 دانشکده مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

در این پژوهش بررسی پاسخ دینامیکی و کنترل ارتعاشات یک پوسته استوانه‌ای پیزوالکتریک ساندویچی مدفون در محیط الاستیک تحت اثر بار حلقه‌ای متحرک انجام شده است. ابتدا، معادلات دینامیکی پوسته براساس تئوری پوسته‌ی جدار نازک لاو به دست آمده و سپس با معادلات حاکم محیط الاستیک اطراف کوپله شده‌اند. سپس، معادلات دیفرانسیل حاصل با استفاده از تبدیل فوریه حل شده و پس از استفاده از انتگرال عددی گوس برای تبدیل فوریه معکوس، پاسخ دینامیکی حالت پایدار سیستم به دست آمده است. برای کاهش ارتعاشات ناشی از بار متحرک، از کنترل‌کننده PID با ثوابت بهینه‌سازی‌شده استفاده شده‌است. با تحقیق گسترده انجام شده، نوآوری ارائه شده در این تحقیق کاهش فعال سطح ارتعاشات یک پوسته (لوله، تونل) مدفون هوشمند تحت اثر یک بارگذاری کاربردی متحرک است؛ به نحوی که این نوآوری در هم‌زمانی مدفون بودن در محیط الاستیک نامحدود و پیزوالکتریک بودن پوسته است. نتایج نشان می‌دهد که کنترل‌کننده پیاده‌سازی شده قادر به کاهش دامنه‌ی جابه‌جایی و تنش در سیستم است. همچنین، عملکرد لایه‌ی فعال پیزوالکتریک بر مبنای کنترلر مناسب، حساسیت سیستم به تغییرات پارامتری را کاهش می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Dynamic response control of buried piezoelectric cylindrical shell under dynamic loading effect

نویسندگان [English]

  • S. Mahmoud HashemiNejad 1
  • Hanyeh Naeimi 2
1 عضو هیات علمی
2 Faculty of Mechanics, Iran University of Science and Technology
چکیده [English]

In this research, the dynamic response and vibration control of a sandwich piezoelectric cylindrical shell buried in an elastic medium under the effect of a moving ring load has been investigated. First, the dynamic equations of the shell are obtained based on Love's thin-walled shell theory, and then they are coupled with the governing equations of the surrounding elastic medium. Then, the resulting differential equations are solved using the Fourier transform, and after using Gauss's numerical integral for the inverse Fourier transform, the steady state dynamic response of the system is obtained. To reduce the vibrations caused by the moving load, a PID controller with optimized constants has been used. With extensive research done, the innovation presented in this research is the active reduction of the level of vibrations of a smart buried shell (pipe, tunnel) under the effect of a moving applied load. In a way, this innovation is at the same time being buried in the unlimited elastic environment and the piezoelectricity of the shell. The results show that the implemented controller is able to reduce the displacement range and stress in the system. Also, the operation of the piezoelectric active layer based on the appropriate controller reduces the sensitivity of the system to parameter changes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dynamic response active control
  • buried piezoelectric cylindrical shell
  • moving ring load
  • PID controller