Τόπος:
Έναρξη: 17/06/2022 10:00
Λήξη: 17/06/2022 11:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ
Ονοματεπώνυμο: ..ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΜΑΡΑΚΑΚΗΣ…
Αριθμός Μητρώου: ……2017019049..……………………
Θέμα
Τίτλος στα Ελληνικά: …"Προσομοίωση και βελτιστοποίηση ευφυών κατασκευών"…
Εξεταστική Επιτροπή:
Επιβλέπων: … Γεώργιος Σταυρουλάκης …
Πρώτο Μέλος: … Αριστομένης Αντωνιάδης …
Δεύτερο Μέλος: … Γεωργία Φουτσιτζή ………
Τρίτο Μέλος: … Νικόλαος Μπιλάλης………
Τέταρτο Μέλος: … Μαρία Σταυρουλάκη …….
Πέμπτο Μέλος: … Ιωάννης Μαρινάκης………
Έκτο Μέλος: … Γεώργιος Δροσόπουλος……
Περίληψη
Περίληψη Διατριβής στα Ελληνικά:
Η διδακτορική διατριβή έχει ως αντικείμενο μελέτης τα πιεζοηλεκτρικά κυκλώματα παραδιακλάδωσης για τον έλεγχο των ταλαντώσεων και του θορύβου σε διάφορες εφαρμογές.
Τα πιεζοηλεκτρικά συστήματα παραδιακλάδωσης αποτελούνται από μια ηλεκτρική εμπέδησης, η οποία με τη σειρά της αποτελείται από αντίσταση, επαγωγή (πηνίο) ή χωρητικότητα (πυκνωτή) σε κάθε πιθανό συνδυασμό. Διάφοροι τύποι τέτοιων συστημάτων έχουν προταθεί στη βιβλιογραφία για τον έλεγχο θορύβου ή ταλαντώσεων τόσο για συστήματα μιας, όσο και για περισσότερων ιδιομορφών. Οι διαφορετικοί τύποι παραδιακλαδωμένων κυκλωμάτων παρέχουν αποτελέσματα συγκρίσιμα με άλλους τύπους μεθόδων ελέγχου ταλαντώσεων, όπως είναι για παράδειγμα τα συστήματα μαζών καθησύχασης, ορισμένα ιξωδοελαστικά υλικά κ.λπ.
Η βασική ιδέα εφαρμογής των συστημάτων αυτών βασίζεται στην ικανότητα μετατροπής της δυναμικής ενέργειας παραμόρφωσης της κατασκευής (για παράδειγμα μιας έξυπνης δοκού ή πλάκας) σε ηλεκτρική ενέργεια. Χρησιμοποιώντας τις ιδιότητες του ευθέως πιεζοηλεκτρικού φαινομένου η ενέργεια αυτή διοχετεύεται στα ηλεκτρικά κυκλώματα της παραδιακλάδωσης (για παράδειγμα σε μια αντίσταση) όπου μπορεί να καταναλωθεί μερικώς και να μετατραπεί σε θερμότητα. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται μορφοτροπείς οι οποίοι κατασκευάζονται από πιεζοηλεκτρικά υλικά, καθώς τέτοια υλικά παρουσιάζουν εξαιρετικές ιδιότητες ηλεκτρομηχανικής σύζευξης, όπως επίσης και καλή απόκριση συχνότητας.
Όσον αφορά τις υπό μελέτη κατασκευές, στην πρόσφατη βιβλιογραφία έχουν δημοσιευθεί αρκετές μελέτες για δοκούς και πλάκες που συνδέονται με κυκλώματα παραδιακλάδωσης. Η ρύθμιση και η βελτιστοποίηση τέτοιων συστημάτων μπορεί να πραγματοποιηθεί είτε κατά τον σχεδιασμό και την τοποθέτηση των πιεζοηλεκτρικών μορφοτροπέων είτε με τη βελτίωση και την τελειοποίηση των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών του συστήματος, δηλαδή των τιμών της αντίστασης, της αυτεπαγωγής και της χωρητικότητας. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται αλγόριθμοι ολικής βελτιστοποίησης, όπως είναι οι γενετικοί αλγόριθμοι και ο αλγόριθμος βελτιστοποίησης με σμήνος σωματιδίων.
Στο πλαίσιο της διατριβής, εκτός από τις αριθμητικές επιλύσεις έχει σχεδιαστεί και μια πειραματική διάταξη, όπου κυκλώματα συντονισμού συνδέονται μέσω πιεζοηλεκτρικών επιθεμάτων σε μια έξυπνη δοκό για τον έλεγχο των μηχανικών ταλαντώσεων.
Η πρωτοτυπία της προτεινόμενης έρευνας έγκειται στην εκμετάλλευση των δυνατοτήτων των προαναφερόμενων τεχνικών (ηλεκτρονικά κυκλώματα, πιεζοηλεκτρικά υλικά, βελτιστοποίηση κλπ.) για την ανάπτυξη συστημάτων απόσβεσης υψηλής απόδοσης και ευρωστίας.
Υπάρχουν διάφορες εφαρμογές συστημάτων παραδιακλάδωσης, μεταξύ άλλων, έλεγχος δομικού θορύβου, έλεγχος ταλαντώσεων, εφαρμογή σε σκληρούς δίσκους, σε έξυπνα πάνελ κλπ. Τέλος, τα κυκλώματα παραδιακλάδωσης μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για μάστευση ενέργειας, προκειμένου να συλλεχθεί η μικρή ποσότητα ενέργειας που είναι απαραίτητη για να καταστεί το σύστημα αυτόνομο ενεργειακά.
Περίληψη Διατριβής στα Αγγλικά:
The PhD thesis is concerned with the study of piezoelectric shunt circuits for the control of vibration and noise in various applications.
Shunt piezoelectric systems consist of an electric impedance, which in turn consists of a resistance, an inductance or a capacitance in every possible combination. Several types of such systems have been proposed in the literature for noise or vibration control for both single-mode and multi-mode systems. The different types of shunt circuits provide results comparable to other types of control methods, as for example with tuned mass-dampers, with certain viscoelastic materials, etc.
The core idea behind the operation of electronic shunt piezoelectric circuits is based on their capability of transforming the dynamic strain energy of the host structure, i.e. a smart beam or plate, into electric energy, using the properties of the direct piezoelectric phenomenon and sending this energy into the electronic circuit where it can be partially consumed and transformed into heat. For this purpose, transducers which are made by piezoelectric materials are used, since such materials present excellent electromechanical coupling properties, along with very good frequency response.
As for the hosting structure, several studies on beams and plates connected with shunt circuits have been proposed in recent literature. The optimization of such systems can be performed either on the design and placement of the piezoelectric transducers or on the improvement and fine-tuning of the characteristics of the system, i.e. the values of the resistance, the inductance, the capacitance and so on and so forth. Total optimization algorithms are used for this purpose, such as genetic algorithms and the particle swarm optimization algorithm.
As part of the thesis, in addition to the numerical solutions, an experimental setup has been designed, where resonant circuits are connected via piezoelectric patches to a smart beam to control the mechanical vibrations.
The novelty of the proposed research lies in the exploitation of the potential of the techniques mentioned above (electronic circuits, piezoelectric materials, optimization, etc.) for the development of high performance and robustness damping systems.
There are several applications of shunt systems including among others, structural noise control, vibration control, application on hard drives, on smart panels etc. Last but not least, shunt circuits can be also used for energy harvesting in order to collect the small amount of energy which is necessary in order to make the system self-sustained.
Ημερομηνία Εξέτασης
Ημέρα/Μήνας/Έτος: … Παρασκευή …17 / 06 / 2022……………………………
Ώρα: …………… 10 π.μ .………………………
Χώρος Εξέτασης
Σύνδεσμος (Link):
Αίθουσα: …………… Συνεδριάσεων …………………………
Κτίριο: ………………Δ5……………………
