مدل سازی اجزای محدود و کنترل مقاوم µ یک تیر لایه لایه هوشمند به منظور کاهش ارتعاشات

همگام با پیشرفت علم سازه در ساخت ساختمان های بلند مرتبه و پل های با دهانه وسیع بحث کنترل ارتعاشات این ساز ه ها در اثر بارگذاری های احتمالی نیز مطرح شده است. کم کم مبحث کنترل ارتعاشات مکانیکی-سازه ای از مهندسی سازه و مکانیک به مهندسی کنترل وارد شد و تعدادی از پژوهش گران را به خود جلب کرد. در این پایان نامه کنترل ارتعاشات یک تیر یک سرگیردار کامپوزیت هوشمند، شامل یک لایه الاستیک در هسته و دو لایه پیزوالکتریک در سطوح بیرونی هسته به عنوان حسگر و به کاراندازنده، مورد توجه قرار گرفته است. برای دستور بندی روابط میدان جابجایی-کرنش و معادلات ساختاری تنش مسطح هسته تیر و لایه های پیزوالکتریک در سطوح بیرونی، از تیوری کلاسیک سینماتیکی اویلر-برنولی استفاده شده است. برای مدل سازی عددی تیر کامپوزیت هوشمند و به دست آوردن پارامترهای معادله های حرکت ارتعاش سازه ای، ماتریس های جرم وسختی، از روش اجزای محدود بهره گرفته شده است. در طول این روش دو درجه آزادی الکتریکی لایه های پیزوالکتریک حسگر و به کاراندازنده، به همراه درجات آزادی مکانیکی یک عنصر محدود، به عنوان درجات آزادی کل یک عنصر محدود از سازه در نظر گرفته شده است. پارامترهای ماتریس میرایی از روش میرایی ری لی به دست می آید. کنترل ارتعاشات این سازه بر پایه بر هم کنش الکترومکانیکی لایه های پیزوالکتریک، یعنی اثر مستقیم و اثر وارون ماده پیزوالکتریک، مطرح شده است. در ادامه، موضوع دینامیک های مدل نشده سازه و آسیب های احتمالی به سازه در طول زمان و در نتیجه وجود نامعینی هایی در پارامتر های سیستم سازه ای، جرم،سختی و میرایی، مطرح می شود. برای مدل سازی این نامعینی های پارامتری از تکنیک تبدیل کسری خطی استفاده می شود. پس به منظور جلوگیری از ناپایداری سیستم حلقه بسته بر اثر نامعینی های ساختاریافته و هم چنین کاهش اثر اغتشاشات (بارگذاری خارجی) روش سنتز µ برای طراحی کنترل کننده پیشنهاد شده است. به منظور تأکید برلزوم مدل سازی نامعینی، ابتدا طراحی کنترل کننده h? بر روی یک تیر نامی که به طور کامل با لایه های پیزوالکتریک پوشانده شده است، و نتایج شبیه سازی آن بر روی مدل تیر نامعین و در مرحله دوم طراحی کنترل کننده پیشنهادی بر روی مدل تیر واقعی و نتایج شببه سازی آمده است. در پایان هم با قراردادن دو قطعه لایه پیزوالکتریک در سطوح بالایی و پایینی هسته یکی از عناصر محدود در نزدیکی فونداسیون طره ای تیر، چگونگی کنترل ارتعاش در این حالت به طور خلاصه بررسی شده است.