Geri Dön

Design and production of a piezoelectric energy harvesting system integrated to aluminum honeycomb sandwich panels

Alüminyum bal peteği sandviç panellere entegre edilmiş piezoelektrik enerji hasatlama sisteminin tasarımı ve üretimi

PDF İndir

  1. Tez No: 920837
  2. Yazar: ALKIM ADSIZ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. BİLSAY SÜMER
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 81

Özet

Akıllı malzemeler, dış uyaranlara yanıt olarak özelliklerini değiştirebilen malzemeler olarak tanımlanmaktadır. Günümüzde şekil hafızalı alaşımlar, fotoaktif ve piezoelektrik malzemeler gibi çeşitli akıllı malzeme türleri kullanılmaktadır. Piezoelektrik bir malzemeye mekanik stres uygulamak, malzemenin polarizasyon yönünde elektriksel bir farka neden olur. Bu davranış elektrik enerjisi üretmek için kullanılabilir. Günümüzde piezoelektrik malzemeler, MEMS veya hava taşıtlarındaki sensör düğümleri gibi küçük elektromekanik sistemlerde elektrik enerjisi üretimi için yaygın olarak kullanılmaktadır. Kompozit sandviç teknolojisi de örneğin kanatlarda ve kanatçıklarda hafif ve sağlam olmaları sebebiyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu yapılar temel olarak iki veya daha fazla farklı eleman katmanının avantajlarını birleştirir ve özelliklerini geliştirir. Alüminyum petek sandviç, alüminyum duvarlar ve bir petek çekirdekten oluşan bir kompozit sandviç türüdür. Alüminyum peteklerin havacılıktan denizciliğe kadar değişen uygulamaları vardır. Çeşitli çalışmalarda, doğrudan kompozit paneller üzerine yerleştirilen piezoelektrik yamalar kullanılarak mekanik enerji hasadı araştırılmıştır. Bununla birlikte, piezoelektrik malzemelerin yüzeye yerleştirilmesi, ortam koşullarına maruz kalmaları nedeniyle güvenilirlik sorunlarına yol açabilir. Sonuç olarak, mevcut literatürde piezoelektrik malzemelerin enerji hasatlaması amacı ile kompozit içine gömülmesiyle ilgili çalışma bulunmamaktadır. Bu çalışmanın amacı, alüminyum petek sandviç panel geometrisine bir piezoelektrik enerji toplama sistemi yerleştirmek ve birleşik sistemin performansını ve dinamik parametrelerini değerlendirmektir. Bu amaçla, birleşik yapıyı tasarlamak ve nihai yapıyı test etmek için sonlu elemanlar ve deneysel yöntemler kullanılmıştır. Hem piezoelektrik enerji hasatlayıcılar hem de alüminyum bal peteği sandviç paneller için parametrik bir kod geliştirilmiş ve ardından fiziksel sistem imal edilmiştir. Son olarak, yapı üzerinde modal testler gerçekleştirilmiş ve önerilen sistemin enerji hasadı performansını değerlendirmek için özel olarak oluşturulmuş bir deney düzeneği kullanılmıştır.

Özet (Çeviri)

Smart materials are defined as materials that can change their properties in response to external stimuli. Several types of smart materials are in use today, such as shape memory alloys, photoactive and piezoelectric materials. Applying mechanical stress to a piezoelectric material causes an electrical difference in the polarization direction of the material. This behavior can be used to generate electrical energy. Today, piezoelectric materials are widely used for electrical power generation in small electromechanical systems, such as MEMS or sensor nodes in aircraft. Composite sandwich technology is also used extensively, for example in wings and ailerons, because it is incredibly light yet structurally rigid. These structures mainly combine the advantages of two or more layers of different elements and enhance their properties. An aluminum honeycomb sandwich is a type of composite sandwich consisting of aluminum walls and a honeycomb core. Aluminum honeycombs have applications ranging from aerospace to marine. Various studies have explored mechanical energy harvesting using piezoelectric patches placed directly on composite panels. However, surface placement of piezoelectric materials can lead to reliability issues due to their exposure to ambient conditions. Consequently, there is a gap in the current literature regarding the embedding of piezoelectric materials within the composite for energy harvesting. The objective of this study is to embed a piezoelectric energy harvesting system into an aluminum honeycomb sandwich panel geometry and to evaluate the performance and dynamic parameters of the combined system. For this purpose, finite elements and experimental methods are used to design the unified structure and to test the final structure. A parametric code is developed for both the piezoelectric energy harvesters and the aluminum honeycomb sandwich panels, and then the physical system is fabricated. Finally, modal tests are performed on the structure and a custom-build experimental setup is utilized to assess the energy harvesting performance of the proposed system.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    565094

    Applications of the pressure effect on the electrical energy: Piezoelectric example

    Basınç etkisinin elektrik enerjisine çevrilmesi uygulamaları: Piezoelektrik örneği

    SENA TAŞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHasan Kalyoncu Üniversitesi

    Elektronik-Bilgisayar Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN SELÇUK SELEK

  2. Tez No

    780486

    Wireless implantable smart disc for neuromuscular stimulation

    Başlık çevirisi yok

    AYŞE NİL ÖZGÜLE

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    BiyomühendislikImperial College London

    PROF. DARİO FARİNA

    DR. SEYED FAROKH ATASHZAR

  3. Tez No

    789282

    Çeşitli katkı maddeleri ile hazırlanan PVDF kompozit nanofiberler ve filmlerinin piezoelektrik tepkisinin karşılaştırılması

    Comparison of the piezoelectric response of PVDF composite nanofibers and their films prepared with various additives

    KAMİL OFLAZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    EnerjiKonya Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İLKAY ÖZAYTEKİN

  4. Tez No

    426855

    High performance multimaterial fibers and devices

    Yüksek performanslı çoklu-malzemeli fiberler ve cihazlar

    MEHMET GİRAYHAN SAY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET BAYINDIR

  5. Tez No

    837064

    Piezoelektrik ile tetiklenen valfsiz mikro pompa tasarımı, üretimi ve akışkan debisini etkileyen faktörlerin belirlenmesi

    Design, fabrication and defining factors affecting fluid flow rate of valveless piezoelectric-triggered micropump

    SEVDA ŞİMŞEK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEYHAN ONBAŞIOĞLU

    PROF. DR. ALİ KOŞAR

Geri Dön