Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Khai thác cộng hưởng nội để giảm rung và thu năng lượng từ các cấu trúc bằng cách sử dụng một bộ dao động lắp trong
Tóm tắt
Nghiên cứu này điều tra về rung động uốn của một dầm composite cantilever được gia cố đối xứng mang khối lượng trượt dưới tác động của các kích thích cơ sở điều hòa. Một bộ dao động lắp bên trong bị hạn chế di chuyển dọc theo dầm được sử dụng nhằm thực hiện nhiều nhiệm vụ bao gồm việc làm giảm rung động của dầm trong trạng thái cộng hưởng và thu thập năng lượng dư thừa như một nhiệm vụ bổ sung. Tập hợp các phương trình vi phân riêng phần phi tuyến được thiết lập theo nguyên tắc Hamilton được đơn giản hóa và giải gần đúng bằng cách áp dụng liên tiếp các phương pháp Galerkin và nhiễu loạn nhiều quy mô. Kết quả cho thấy rằng bằng cách điều chỉnh tần số tự nhiên của hệ thống một cách phù hợp, điều kiện cộng hưởng nội có thể đạt được. Độ ổn định của các điểm cố định và hiện tượng phân nhánh của các giải pháp trạng thái ổn định được nghiên cứu cho các trạng thái cộng hưởng nội và ngoại. Kết quả cho thấy rằng việc truyền năng lượng hoặc hiện tượng bão hòa mode xảy ra giữa các mode rung của dầm và chuyển động của khối lượng trượt thông qua việc đáp ứng điều kiện cộng hưởng nội. Nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng các bộ hấp thụ có thể được triển khai thành công trong các cấu trúc mà không ảnh hưởng đến chức năng của chúng và không chiếm thêm không gian, nhưng cũng có thể được thiết kế để chuyển đổi rung động ngang thành những dao động dọc nội bộ có thể khai thác một cách đơn giản để sản xuất năng lượng điện.
Từ khóa
#cộng hưởng nội #rung động uốn #thu năng lượng #dầm composite #bộ dao độngTài liệu tham khảo
Zavodney, L.D., Nayfeh, A.H.: The nonlinear response of a slender beam carrying a lumped mass to a principal parametric excitation: theory and experiment. Int. J. Non-linear Mech. 2(24), 105–125 (1989)
Khalily, F., Golnaraghi, M.F., Heppler, G.R.: On the dynamic behavior of a flexible beam carrying a moving mass. Nonlinear Dyn. 5, 493–513 (1994)
Ichikawa, M., Miyakawa, Y., Matsuda, A.: Vibration analysis of the continuous beam subjected to a moving mass. J. Sound Vib. 230(3), 493–506 (2000)
Kononov, A.V., de. Borst, R.: Instability analysis of vibrations of a uniformly moving mass in one and two-dimensional elastic systems. Eur. J. Mech. A/Solids 21, 151–165 (2002)
Verichev, S.N., Metrikine, A.V.: Instability of vibrations of a mass that moves uniformly along a beam on a periodically inhomogeneous foundation. J. Sound Vib. 260, 901–925 (2003)
Siddiqui, S.A.Q., Golnaraghi, M.F., Heppler, G.R.: Dynamics of a flexible cantilever beam carrying a moving mass. Nonlinear Dyn. 15, 137–154 (1998)
Siddiqui, S.A.Q., Golnaraghi, M.F., Heppler, G.R.: Dynamics of a flexible beam carrying a moving mass using perturbation, numerical and time-frequency analysis techniques. J. Sound Vib. 229(5), 1023–1055 (2000)
Siddiqui, S.A.Q., Golnaraghi, M.F., Heppler, G.R.: Large free vibrations of a beam carrying moving mass. Int. J. Non-linear Mech. 1(38), 1481–1493 (2003)
Golnaraghi, M.F.: Vibration suppression of flexible structures using internal resonance. Mech. Res. Commun. J. 18(2/3), 135–143 (1991)
Golnaraghi, M.F.: Regulation of flexible structures via nonlinear coupling. J. Dyn. Control 1, 405–428 (1991)
Nayfeh, A.: Nonlinear Interact. Wiley, New York (2000)
Zhu, D., Tudor, M.J., et al.: Strategies for increasing the operating frequency range of vibration energy harvesters: a review. Meas. Sci. Technol. 21(2), 1–29 (2010)
Barton, A.W., Burrow, S.G., Clare, L.R.: Energy harvesting from vibrations with a nonlinear oscillator, J. Vib. Acoust. 132(2), 91–97 (2010)
Gammaitoni, L., Neri, I., Vocca, H.: Nonlinear oscillators for vibration energy harvesting. Appl. Phys. Lett. 94(16), 164102 (2009)
Gammaitoni, L., Vocca, H., Neri, I., Travasso, F., Orfei, F.: In: Tan, Y.K. (ed.) Vibration Energy Harvesting: Linear and Nonlinear Oscillator Approaches, Sustainable Energy Harvesting Technologies—Past, Present and Future. ISBN: 978-953-307-438-2, InTech (2011)
C. Lee, D. Stamp, N.R. Kapania, Mur-Miranda, J.O.: Harvesting vibration energy using nonlinear oscillations of an electromagnetic inductor. In: Proceedings of SPIE Energy Harvesting and Storage: Materials, Devices, and Applications (2010); doi:10.1117/12.849895
Abdelkefi, Abdessattar, Hajj, Muhammad R., Nayfeh, Ali H.: Power harvesting from transverse galloping of square cylinder. Nonlinear Dyn. 70(2), 1355–1363 (2012)
Abdelkefi, A., Hajj, M.R., Nayfeh, A.H.: Phenomena and modeling of piezoelectric energy harvesting from freely oscillating cylinders. Nonlinear Dyn. 70(2), 1377–1388 (2012)
Abdelkefi, A., Nayfeh, A.H., Hajj, M.R.: Design of piezoaeroelastic energy harvesters. Nonlinear Dyn. 68(4), 519–530 (2012)
Abdelkefi, A., Nayfeh, A.H., Hajj, M.R.: Global nonlinear distributed-parameter model of parametrically excited piezoelectric energy harvesters. Nonlinear Dyn. 67(2), 1147–1160 (2012)
Michael, I., Friswell, S.: Faruque Ali, vertical cantilever beam with tip mass. J. Intell. Mater. Syst. Struct. 23(13), 1505–1521 (2012)
Pai, P.F., Nayfeh, A.H.: Three-dimensional nonlinear vibrations of composite beams-II. Flapwise excitations, nonlinear dynamics 2, 1–34 (1991)
Pai, P.F., Nayfeh, A.H.: Three-dimensional nonlinear vibrations of composite Beams-III. Chordwise Excit. Nonlinear Dyn. 2, 137–156 (1991)
Arafat, H.N.: Non-linear response of cantilever beams, Ph.D. Thesis, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia, (1999)
Nayfeh, A.H., Mook, D.T., Marshall, L.R.: Nonlinear coupling of pitch and roll modes in ship motion. J. Hydronautics 7, 145–152 (1973)