Çift ankastre kirişli, manyetik uç kütleli piezoelektrik enerji hasadı tasarımı
Design of a piezoelectric energy harvesting system with perpendicular magnetic coupling double beams
- Tez No: 997078
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SİNAN BAŞARAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, çift ankastre kirişli manyetik uç kütleli piezoelektrik enerji hasadı sisteminin tasarımı ve deneysel analizi üzerinde durulacaktır. Piezoelektrik malzemeler, mekanik gerilim uygulandığında elektriksel bir gerilim üreten, ya da tersi olarak elektriksel bir alan uygulandığında mekanik deformasyona uğrayan malzemelerdir.“Piezo”kelimesi Yunanca“sıkıştırmak”veya“basınç uygulamak”anlamına gelir ve piezoelektrik etkisinin temel prensibini ifade eder. Bu malzemeler, çevresel değişikliklere duyarlı olup, enerji dönüşümünü sağlamak için kullanılırlar. Piezoelektrik etkisi, piezoelektrik malzemenin iç yapısındaki simetrinin, dışarıdan bir kuvvet veya elektriksel alan uygulandığında değişmesiyle ortaya çıkar. Bu değişiklik, malzemenin atomik yapısındaki yük dağılımını etkiler ve dışa doğru elektriksel bir sinyal olarak ölçülebilir. Piezoelektrik malzemelerle enerji üretimi, batarya ve pil kirliliğini önlemek ve pahalı pil üretimi yerine mekanik titreşim yoluyla enerji elde etmek amacıyla yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Piezoelektrik malzemeler yüksek çalışma frekansına sahip olup, son yıllarda popüler araştırma konuları arasında yer almaktadır. Bu çalışmada, piezoelektrik yamalar, birbirine dik olacak şekilde yerleştirilmiş iki ankastre kirişe yapıştırılmıştır. Kirişlerin uçlarına mıknatıslar yerleştirilmiş ve kirişlerden birine dik olarak hava verilmiştir. Hava, belirli aralıklarla kapalı ve açık olacak şekilde Arduino ile programlanmıştır. Yapılan çeşitli denemeler sonucunda en ideal süre belirlenmiştir. İdeal süre olan 0.3 saniye açık ve 0.3 saniye kapalı durumda hava üflenirken, kirişlerin titreşimleri ve elde edilen voltaj değerleri incelenmiştir. Ayrıca, sistemin rüzgar gülü gibi bir düzenekle incelenebilmesi amacıyla bir DC motor kullanılarak motora bağlı milin dönmesi sağlanarak mil ucundaki mıknatıs ile kirişlerin uç kısmında yerleştirilmiş olan mıknatıslar etkileşime girerek kirişlerin titreşimleri ve piezoelektrik yamalardan elde edilen voltaj değerleri araştırılmıştır. Sistemin çalışması iki farklı deney düzeneği ile incelenmiş olup yapılan çalışmalar sonlu elemanlar analizi programıyla da simüle edilmiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis focuses on the design and experimental analysis of a piezoelectric energy harvesting system with a double anchored beam and magnetic end masses. Piezoelectric materials generate an electrical voltage when mechanical stress is applied, or conversely, they undergo mechanical deformation when an electrical field is applied. The term“piezo”comes from the Greek word meaning“to press”or“to apply pressure,”which reflects the fundamental principle of the piezoelectric effect. These materials are sensitive to environmental changes and are used to facilitate energy conversion. The piezoelectric effect occurs when the symmetry of the piezoelectric material's internal structure changes upon the application of an external force or electric field. This change affects the atomic charge distribution of the material and can be measured as an outward electrical signal. Energy generation using piezoelectric materials is a widely used method to prevent battery and cell pollution, and to obtain energy through mechanical vibrations instead of relying on expensive battery production. Piezoelectric materials have high operating frequencies and have become popular research topics in recent years. In this study, piezoelectric patches were bonded to two cantilever beams placed perpendicularly to each other. Magnets were attached to the free ends of the beams, and air was blown perpendicularly to one of the beams. The air flow was controlled using Arduino, programmed to switch on and off at specific intervals. Through a series of trials, the optimal interval was determined. During the optimal condition of 0.3 seconds on and 0.3 seconds off, the vibrations of the beams and the voltage values generated were examined. Furthermore, in order to investigate the system in a setup resembling a wind turbine, a DC motor was used to rotate a shaft. The magnet attached to the end of the shaft interacted with the magnets placed at the free ends of the beams, and the resulting vibrations as well as the voltage values obtained from the piezoelectric patches were analyzed. The operation of the system was examined using two different experimental setups, and the studies were also simulated through a finite element analysis program setups, and the studies were alsa simulated using a finite element analysis program.
Benzer Tezler
- Corrosion fatigue properties of 316L implant steel by double cantilever beams bending machine
Çift ankastre kirişli eğme makinası ile 316L implant çeliğinin yorulmalı korozyon özellikleri
ZAFER AZEM
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ÇAKIR
- Towards online defect detection for adhesively bonded aerospace skin-spar interfaces
Havacılık yapılarındaki yapıştırıcı ile birleştirilmiş kabuk-kiriş arayüzeylerinde çevrimiçi hasar tespiti
BERKAN HALICI
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KORHAN ŞAHİN
- Large deflections of non-linear bi-modulus functionally graded beams under different boundary and loading conditions
Doğrusal olmayan çift modüllü fonksiyonel derecelendirilmiş kirişlerin farklı sınır koşulları ve yüklemeler altındaki büyük yer değiştirmeleri
AYHAN HACIOĞLU
Doktora
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEMAL BAYKARA
- Deprem bölgelerindeki prefabrike betonarme endüstri binaların yapısal sistemlerinin değerlendirilmesi ve eğimli çatı kirişleri için alternatif tasarımlar
Overview of structural systems of prefabricated/precast concrete industrial buildings in seismic regions and alternative designs for sloped roof beams
SELİN KOCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ CEM ÇELİK
- Karbon fiberlerden imal edilen kompozit yapılarda, fiber yüzey işlemlerinin fiber, ara bölge ve kompozit yapı özelliklerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of fiber surface treatments on fiber, interphase, and composite properties of composites made of carbon fibers
SEÇKİN ERDEN
Doktora
Türkçe
2009
Makine MühendisliğiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN YILDIZ