Çok katmanlı diyafram tipi piezoelektrik aktüatörün analitik modellenmesi
Analytical modeling of multilayer diaphragm type piezoelectric actuator
- Tez No: 679543
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN DAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 122
Özet
Bu çalışmada mikro-pompa aktüasyonunda kullanılan çok katmanlı dairesel diyafram tipi piezoelektrik aktüatörün çalışma performansını etkileyen voltaj, uniform akışkan basıncı, geometrik özellikler ve mekanik özellikleri gibi parametrelerin düşey çökme davranışı üzerindeki etkileri analitik yöntem ve sonlu elemanlar yöntemiyle incelenmiştir. Analitik modelleme çalışmalarında Kirchoff ince plak teorisine dayanan klasik çok katmanlı plak teorisi (CLPT) kullanılmıştır. Aktüatörün yüksek dereceden homojen olmayan statik çökme denkleminin çözümü olan matematiksel model, uygulanan voltaj ve basınç yükünün yanı sıra geometrik özellikler ve malzeme özelliklerine de bağlı olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca elde edilen sonuçları karşılaştırmak amacıyla nümerik analiz yapılmıştır. Uygulanan voltaj yükü altındaki piezoelektrik seramik katman-elektrik etkileşimi, uniform akışkan basıncı altındaki pasif silikon katman-akışkan etkileşimi ve plak sınır şartlarının da tanımlanmasıyla bir sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. Çalışmada elde edilen sonuçlara göre kenarlarından ankastre çok katmanlı dairesel unimorf (tek yönde tahrikli) piezoelektrik aktüatörün çökme performansının bağlı olduğu parametreler gerilim, akışkan basıncı, geometrik özellikler ve malzeme özellikleri olduğuna ulaşılmıştır. Statik çökme verilerine göre çizilen düşey çökme grafiklerinden elde edilen sonuçlar neticesinde çökme performansı çalışma şartları içerisinde olarak maksimum voltaj ve düşük akışkan basıncı ile artmıştır. Ayrıca minimum katman kalınlıklarının yanı sıra maksimum piezoelektrik katman yarıçapı ve minimum pasif katman yarıçapı da çökme davranışını iyileştirmiştir. Ek olarak katman rijitlikleri açısından aktif piezoelektrik katman rijitliğinin hariç diğer katman rijitliklerinin artması çökme performansını olumsuz yönde etkilemiştir. Sonlu elemanlar analizi sonucunda elde edilen veriler ise analitik modelleme sonucu elde edilen verilerle iyi bir uyum göstermiş olup bu tür bir modelleme için tercih edilebilecek alternatif bir yol olarak kullanılabilecektir.
Özet (Çeviri)
In this study, the effects of parameters such as voltage, uniform fluid pressure, geometric properties and mechanical properties, which affect the operating performance of the multilayer circular diaphragm type piezoelectric actuator used in micro-pump actuation, on the transverse deflection behavior were investigated by analytical method and finite element method. Classical laminated plate theory (CLPT) based on Kirchoff thin plate theory was used in analytical modeling studies. The mathematical model, which is the solution of the high-order inhomogeneous static deflection equation of the actuator, has been found to depend on the applied voltage and pressure load, as well as geometric properties and material properties. In addition, numerical analysis was performed to compare the results obtained. A finite element model was created by defining the piezoelectric ceramic layer-electric interaction under applied voltage load, passive silicon layer-fluid interaction under uniform fluid pressure, and plate boundary conditions. According to the results obtained in the study, it was concluded that the parameters on which the deflection performance of the multilayer circular unimorph (single direction driven) piezoelectric actuator, which is clamped at the edges, depend on the voltage, fluid pressure, geometric properties and material properties. As a result of the results obtained from the transverse deflection plots drawn according to the static deflection data, deflection performance increased with maximum voltage and low fluid pressure under operating conditions. In addition to the minimum layer thicknesses, maximum piezoelectric layer radius and minimum passive layer radius also improved the deflection behavior. Also, in terms of layer stiffnesses, the increase in the stiffness of the other layers, except for the active piezoelectric layer stiffness, adversely affected the deflection performance. The data obtained as a result of the finite element analysis showed good agreement with the data obtained as a result of analytical modeling and can be used as an alternative way to be preferred for this type of modelling.
Benzer Tezler
- Modular kinetic system proposal with responsive design approach for acoustic paneling systems
Tepkisel tasarım yaklaşımı ile modüler kinetik akustik panel sistemi önerisi
SUAT BATUHAN ESİRGER
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MİNE ÖZKAR KABAKÇIOĞLU
- Design of silos as multi-tiered steel braced frame
Siloların çok katmanlı çelik çaprazlı çerçeve olarak tasarımı
YASEMİN EZGİ AKYILDIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Deprem MühendisliğiGebze Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT AKBAŞ
- Mimari yaratım süreçleri bağlamında mimari ifade aracı olan diyagram üzerine bir inceleme
A study of the diagram, which is a means o expression in the context of architectural creation processes
ZÜHAL KARAMIŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
MimarlıkErciyes ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT ÇAĞLAR BAYDOĞAN
- Imagination in design thinking: Tracking through representation
Tasarım düşüncesinde hayal gücü: Temsil üzerinden takibi
AYŞE EDA ADIGÜZEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BELKIS ULUOĞLU
- Scada sistemlerin incelenmesi ve OG elektrik dağıtım tesislerine uygulanması
The study of scada system and applications to medium voltage distrd3ution systems scada
NECMETTİN BERÇİN
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖMER USTA