Alireza Shooshtari

Ph.D. Dissertations

1. مطالعه تحليلي و تجربي برداشت انرژي الكتريكي حاصل از ارتعاشات غيرخطي ناشي از تحريك پايه هارمونيك تير يك سر گيردار
   علي اويسي سرابي 2024
   يكي از مسائل امروزه بشري، تأمين منابع انرژي بدون استفاده از ذخاير طبيعي مي باشد. كاهش سوخت هاي فسيلي باعث شده است تا علوم و فن آوري هاي نويني در برداشت انرژي هاي سبز ظهور كنند. از جمله اين علوم، برداشت و ذخيره سازي انرژي از نوسانات و ارتعاشات محيط پيرامون است. در اين رساله، يك مكانيزم ارتعاشي متشكل از يك تير يك سرگيردار عمودي و فنرهايي با مكان متغير پيشنهاد و مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين، يك برداشت كننده الكترومغناطيسي متشكل از تعدادي آهن ربا و سيم پيچ در اين مكانيزم تعبيه شده است. آهن رباها در انتهاي آزاد تير نصب شده اند و سيم پيچ ها نيز در مسير حركت رفت و برگشتي انتهاي آزاد تير قرار گرفته اند. با تحريك پايه تير و متعاقبا نوسان تير، انتهاي آزاد آن به درون سيم پيچ حركت كرده و سبب القاي جريان الكتريكي در سيم پيچ مي شود. به كمك يك مدار الكتريكي ساده كه به دو سر سيم پيچ متصل شده است، انرژي الكتريكي از مكانيزم پيشنهادي قابل برداشت است. در ادامه ي تحقيقات اين رساله، يك كنترل كننده تطبيقي پيشنهاد شده است كه به كمك آن، مكان فنرها دائماً تغيير كرده و به اين ترتيب به ازاي هر تحريك پايه، تير دائماً نوسان مي كند. همچنين استفاده از كنترل كننده پيشنهادي اين امكان را فراهم مي كند كه علي رغم وجود نامعيني در پارامترهاي سيستم و نيز اغتشاشات خارجي ناشناخته مانند انرژي باد، همواره انرژي از مكانيزم پيشنهادي برداشت گردد. معادلات توصيف كننده رفتار الكترومكانيكي مكانيزم پيشنهادي از معادلات لاگرانژ استخراج شده است. به منظور برداشت بيشينه انرژي، پارامترهاي موثر در برداشت انرژي، به كمك الگوريتم بهينه سازي ازدحام ذرات، استخراج شده اند. از سوي ديگر، از روش كنترل سطح ديناميكي براي طراحي قوانين تطبيقي و كنترلي استفاده شده و پايداري سيستم حلقه بسته با استفاده از تئوري پايداري لياپانوف مورد بررسي قرار گرفته است. به منظور نشان دادن اثربخشي مكانيزم و كنترل كننده پيشنهادي، شبيه سازي عددي براي تير ارائه شده و پس از مدل سازي تحليلي، نمونه اي از مكانيزم پيشنهادي ساخته شده است. مطابق بررسي هاي به عمل آمده، ضمن اين كه نتايج تجربي و تحليلي تطابق خوبي دارند، مي توان به ميزان 9/1 ميلي وات انرژي الكتريكي از سيستم برداشت نمود. اين انرژي، براي كاربردهاي كم توان و تجهيزات الكترونيكي كم مصرف نظير حسگرها قابل
   Thesis summary
   
   
2. مطالعه عددي و تجربي اثرات كجي واشر شفت و كجي واشر هوزينگ در يك ياتاقان غلتشي ساچمه اي كف گرد تك رديفه بر پاسخ ارتعاشي آن
   سيدحسين رضويان 2023
   ناهمراستايي ياتاقان ها و اجزاي متصل به آنها از عيوب متداول در ماشين آلات ميباشند. يكي از انواع مهم ناهمراستايي، كجي رينگ هاي ياتاقان ها است. در اين پژوهش، قصد بر آن است كه اثرات كجي واشر شفت مربوط به يك ياتاقان كفگرد تك رديفه بر پاسخ ارتعاشي سيستم بررسي شود و سپس از اين پاسخ براي امضاهاي اختصاصي عيب مذكور در ياتاقان كفگرد نتايجي حاصل شود. براي اين منظور يك مدل ديناميكي جديد شامل 4 درجه ازادي براي اين ياتاقان، هوزينگ و شفت سوار بر آن در نظر گرفته شده است. نيروهاي تماسي بين توپي ها و واشرها طبق رابطه هرتز توصيف شده اند و سختي و ميرايي معادل خمشي براي شفت و هوزينگ در نظر گرفته شده است. در ادامه براي توصيف حركت ديناميكي سيستم ازمعادلات اويلر استفاده شده است. اين سيستم غيرخطي، بوسيله روش عددي رانك كوتا فلبرگ حل ميشود. نشان داده ميشود كه اين پاسخ ها حاوي فركانس ها و فازهايي هستند كه امضاي تخصصي وجود كجي واشر شفت در ياتاقان كفگرد را پشتيباني ميكنند. صحه سنجي پاسخ ها بوسيله نرم افزار انسيس انجام شده است. بررسي تاثير پارامترهايي مانند مقدار كجي واشر شفت و نيروي محوري خارجي وارد بر ياتاقان، بر پاسخ ها نيز نشان داده شده است. براي صحه سنجي بيشتر، يك تست ريگ ياتاقان كفگرد در نظر گرفته شده است. در ادامه، اثرات سرعت چرخش شفت، مقدار كجي و نيروي خارجي محوري بر امضاي كجي واشر شفت و واشر هوزينگ در چندين موقعيت نسبي سنسورها مورد مطالعه قرار گرفت. نشان داده شده است كه كجي واشر شفت ياتاقان كفگرد داراي امضاي فركانس خاص و الگوي فاز سنسور در نمودار تبديل سريع فوريه است. همچنين با مقايسه دامنه ورودي و خروجي نشان داده شده است كه اين سيستم يك سيستم ازمايشگاهي ديناميكي غير خطي است. همچنين وجود پديده چند شاخگي يكي ديگر از دلايل غير خطي بودن سيستم است. علاوه بر اين، با بازخواني پاسخ سنسور و مقدار خطاي نسبي فركانس عبور توپي از رينگ داخلي، روشن است كه كجي واشر شفت ياتاقان كفگرد نوعي رفتار آشوب را ايجاد مي كند كه از امضاي فركانس كجي واشر شفت و الگوي تفاوت فاز سنسورها حمايت مي كند. اين امر با تعريف تابع چگالي نقاط پوآنكاره براي نتايج فركانس امضاي واقعي و ايده ال مورد بررسي قرار گرفت. در نهايت، نشان داده شده است كه اين روش تشخيص، كاربردي جديد براي آنالايزرهاي ارتعاش سنج تك كاناله دارد.
   Thesis summary
   
   
3. تحليل ارتعاشات غيرخطي و پايداري استوانه هوشمند الكترومكانيكي حاوي جريان سيال
   وحيد عطابخشيان 2019
   در اين رساله، ديناميك غيرخطي و پايداري استوانه هوشمند پيزوالكتريكي حاوي جريان سيال، واقع بر بستر الاستيك و تحت بارگذاريهاي الكتريكي، مكانيكي و حرارتي موردبررسي قرار ميگيرد. باهدف طراحي هيدروليك حسگرها و هيدروليك عملگرهاي ناپايداري خطوط جريان غيريكنواخت، ميزان پتانسيل الكتريكي القاشده در سازه هوشمند و همچنين اثر اعمال پتانسيل الكتريكي خارجي بر رفتار ديناميكي سيستم مورد ارزيابي قرار ميگيرد. سازه به سورت پوسته استوانهاي جدار نازك با شرايط تكيهگاهي ساده و با قطبيت در راستاي محوري در نظر گرفتهشده و به كمك مدل پوسته استوانهاي غيرخطي دانل مدلسازي ميشود. جريان سيال داخلي ايزنتروپيك، لزج و غيرقابل تراكم فرض شده و به دو صورت يكنواخت با سرعت جريان ثابت و غيريكنواخت با توزيع سرعت هارمونيك به ترتيب در فصل پنجم و ششم مورد ارزيابي قرار ميگيرد. مدلسازي ديناميكي جريان سيال به كمك روش تابع پتانسيل جريان و معادلات ناويراستوكس صورت گرفته و با محاسبه تابع پتانسيل اغتشاش سرعت، فشار آشفتگي، افت فشار ناشي از اصطكاك سيال و تنشهاي برشي وارد بر پوسته، انرژيهاي مرتبط با سيال ويسكوز محاسبه ميشود. با در نظر گرفتن محيط الاستيك خارجي پاسترناك حول پوسته، اثرات محيطي وارد بر لولههاي مدفون در خاك، موجود در سازههاي بتني، محاط شده در عايقهاي ترموالاستيك و يا سيال خارجي در محاسبات لحاظ ميگردد. با محاسبه انرژيهاي كلي سيستم (شامل: انرژي پتانسيل و جنبشي پوسته، پتانسيل الكتريكي، انرژيهاي جنبش و پتانسيل جريان سيال، كار نيروي لزجت، كار محيط الاستيك و همچنين كار نيروهاي خارجي وارد بر سيستم) و بهكارگيري معادلات اصلاحشده حركت لاگرانژ براي سيستمهاي باز، معادلات غيرخطي حركت حاكم بر ديناميك سيستم استخراج ميشود. با حذف كوپلينگ الكترواستاتيك موجود در معادلات حركت، معادلات غيرخطي اصلاحشده حركت حاصل و با استفاده از روش ريتز و آناليز مودهاي ارتعاشي معادلات جداسازي شده حركت حاصل ميگردد. با حل مسئله مقدار ويژه و روش تكرار، مدل فضاي حالت و انتگرالگيري عددي مرتبه چهارم رانجكوتا و روش طيفسنجي انرژي؛ مودهاي ارتعاشي، فركانسهاي طبيعي و پاسخ الكتروترموديناميكي غيرخطي سيستم در حالت جريان يكنواخت محاسبهشده و ناپايداريهاي ديورژانس و فلاتر تعيين ميگردد. همچنين در فصل ششم براي جريان سيال غيريكنواخت، ناپايداري ديناميكي تعريف و با بهكا
   Thesis summary
   
   
4. بهينه سازي برداشت انرژي با استفاده از ارتعاشات غير خطي ورق هاي هوشمند مگنتو الكترو الاستيك
   حامد شركايي 2018
   در اين رساله برداشت انرژي الكتريكي از ارتعاشات غيرخطي ورق مستطيلي، ساخته شده از مواد هوشمند، با توجه به تحريك هارمونيك بررسي شده و پارامترهاي ورق به گونه اي بهينه مي شوند كه مقدار توان خروجي بيشترين مقدار ممكن شود. سازه ورق استفاده شده در اين مطالعه، از سه لايه مختلف ساخته شده است كه يك لايه الاستيك مياني در وسط و دو لايه ماده هوشمند در دو طرف آن قرار دارند. ضخامت لايه هاي هوشمند نيز در دو حالت مختلف بررسي مي شود. ابتدا به بررسي ضخامت يكسان دو لايه هوشمند ماده مگنتوالكتروالاستيك پرداخته مي شود كه در اين حالت منجر به تقارن سازه مي شود و سپس سازه اي با دو لايه با ضخامت متفاوت براي ماده پيزوالكتريك مورد بررسي قرار مي گيرد كه در اين مورد سازه نامتقارن است. معادلات حركت ورق با استفاده از روابط كرنش- جابجايي غيرخطي ون كارمن و معادلات حاكم بر مواد مگنتوالكتروالاستيك ايجاد شده و با كمك تابع تنش ايري ساده سازي مي شوند. تابع تنش ايري با استفاده از شرط سازگاري و شرايط مرزي ورق، كه به صورت تكيه گاه ساده فرض شده است، به دست مي آيد. دو معادله ديگر براي بخش هاي الكتريكي و مغناطيسي برداشت كننده با استفاده از قوانين گوس، فارادي و اهم ايجاد مي شود. با توجه به معادلات ايجاد شده براي قسمت هاي الكتريكي و مغناطيسي، مدار معادل الكتريكي اين ورق هوشمند به دست مي آيد. از اين رو روابطي براي خازن و سلف معادل و همچنين دو عضو الكتريكي ديگر به اسم منبع ولتاژ متناسب با جريان و منبع جريان متناسب با ولتاژ نيز ايجاد مي شود. در پايان سه معادله جفت شده مكانيكي، الكتريكي و مغناطيسي وجود دارد. با توجه به غيرخطي بودن معادله مكانيكي، اين مجموعه معادلات با استفاده از روش مقياس چندگانه حل مي شوند. با توجه به حل مقياس چندگانه اين معادلات، روابطي تحليلي براي ولتاژ الكتريكي ناشي شده از قسمت الكتريكي مساله و جريان القاء شده ناشي شده از قسمت مغناطيسي مساله و همچنين جابجايي عرضي ورق استخراج مي شود. مجموعه معادلات ديفرانسيل در دو حالت تشديد اوليه و تشديد ثانويه حل مي شوند. سپس با استفاده از روابط ايجاد شده براي ولتاژ الكتريكي و جريان القاء شده، توان خروجي متوسط سيستم در يك دوره تناوب خطي به دست آورده مي شود. با استفاده از رابطه توان خروجي متوسط، مجموعه اي از پارامترهاي سيستم با استفاده از الگوريتم ژنتيك به گونه اي
   Thesis summary
   
   
5. تحليل ارتعاشات غير خطي سازه هاي هوشمند مگنتو- الكترو- الاستيك
   سهيل رضوي 2016
   مواد مگنتوالكتروالاستيك، مواد هوشمند نوظهوري هستند كه امكان تبديل انرژي هاي الكتريكي، مغناطيسي و مكانيكي را به يكديگر فراهم مي نمايند. اثر مگنتوالكتريك مهم ترين مشخصه اين مواد هوشمند است. به دليل وجود اين اثر، با اعمال يك ميدان مغناطيسي به يك ماده مركب مگنتوالكتروالاستيك، جريان الكتريكي توليد مي گردد. بنابراين، از برداشت كننده هاي انرژي ساخته شده از مواد مگنتوالكتروالاستيك مي توان براي تأمين انرژي الكتريكي حسگرها و عملگرهاي به كار رفته در تجهيزات دوار مانند پره هاي توربين و نيز ساير كاربردهايي كه استفاده از روش هاي متداول تأمين انرژي الكتريكي داراي محدوديت هاي زيادي است، استفاده نمود. درك رفتار ديناميكي سازه هاي ساخته شده با اين مواد، نيازمند تعيين پاسخ فركانسي اين سازه ها مي باشد. در اين رساله، ارتعاشات غيرخطي ورق مستطيلي و پوسته دو انحنايي كم عمق مگنتوالكتروالاستيك براي اولين بار مورد بررسي قرار مي گيرند. شرط مرزي به صورت ساده مي باشد. ورق و پوسته در راستاي ضخامت متقارن بوده و ضخامت لايه ها يكسان فرض شده است. براي مدلسازي رفتار مگنتوالكتريك اين سازه هاي هوشمند از قوانين گاوس براي حالت هاي الكترواستاتيك و مگنتواستاتيك استفاده شده است. در ارتعاش آزاد، از نظريه تغيير شكل برشي مرتبه اول پوسته در حضور اينرسي دوراني براي تعيين معادلات حركت استفاده شده است. با حل تحليلي معادلات حركت، رابطه اي تحليلي براي فركانس غيرخطي سازه به دست آمده است. با ارائه مثال هايي مشخص گرديد كه با اعمال پتانسيل الكتريكي منفي يا پتانسيل مغناطيسي مثبت بر سطح بالاي ورق و پوسته مگنتوالكتروالاستيك، سختي و فركانس طبيعي سيستم افزايش مي يابند. به ازاي مقادير ثابت براي نسبت طول به ضخامت، اختلاف پتانسيل الكتريكي و مغناطيسي تأثير بيشتري بر روي پاسخ فركانسي سازه نازك تر دارند. در ارتعاش اجباري، از نظريه پوسته دانل و روش مقياس هاي زماني چندگانه جهت تعيين معادلات حركت پوسته در حالت چند مودي و حل آن ها استفاده شده است. پس از تعيين پارامتر مؤثر غيرخطي و رسم آن بر حسب تعداد مودهاي موجود در پاسخ، مشخص گرديد كه براي تعيين پاسخ مود اول، استفاده از تحليل سه مودي منجر به جواب قابل قبولي مي گردد. معادلات حركت حاصل در اين قسمت به صورت عددي حل گرديده اند. در انتها، به عنوان حالت خاص، تشديد هاي اوليه و ثانويه پوسته دو
   Thesis summary