The reverse task of discrete mechatronic vibration systems with negative stiffness and capacitance elements

• Autorzy: Białas K. , Buchacz A. , Gałęziowski D.

Identyfikatory

DOI

10.1515/meceng-2015-0009

Warianty tytułu

PL

Zadanie odwrotne dyskretnych drgających układów mechatronicznych ze sztywnością i pojemnością ujemną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

By the use of different distribution methods of dynamical characteristics in the form of slowness function, mechatronic discrete systems have been synthesized. Each model consists of mechanical discrete part and a piezostack actuator connected to LxRxCx external network that has to comply with dynamical requirements in the form of poles and zeros. External network can work within different configurations. In this paper, one investigates the influence of negative parameters of stiffness in mechanical replacement models and capacitance in final mechatronic structures, after dimensionless transformations and retransformations.

PL

Korzystając z wybranych metod rozkładu funkcji charakterystycznej w postaci powolności zsyntezowano mechatroniczne dyskretne układy drgające. W każdym przypadku układ zbudowano z mechanicznego modelu dyskretnego oraz piezo aktuatora typu „stack” połączonego z zewnętrznym obwodem elektrycznym LxRxCx . Układy zaprojektowano ze względu na wymagania dynamiczne w postaci biegunów i zer. Zewnętrzny układ elektryczny może występować w różnych konfiguracjach. W pracy, po bezwymiarowych transformacjach i retransformacjach, zbadano wpływ ujemnych parametrów: sztywności w mechanicznym modelu zastępczym oraz pojemności w finalnym układzie mechatronicznym LxCx , na charakterystyki rozważanych układów.

Słowa kluczowe

EN

reverse task; vibration; negative stiffness; negative capacitance; piezo actuator

PL

zadanie odwrotne; drgania; sztywność ujemna; pojemność ujemna; aktuator piezo

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. LXII, nr 2
• Strony: 145--155
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Białas K.

• Silesian University of Technology, 44-100 Gliwice, 18 A. Konarskiego St, Poland

autor

Buchacz A.

• Silesian University of Technology, 44-100 Gliwice, 18 A. Konarskiego St, Poland

autor

Gałęziowski D.

• Silesian University of Technology, 44-100 Gliwice, 18 A. Konarskiego St, Poland

Bibliografia

• [1] Buchacz A., Wróbel A.: Computer-Aided Analysis of Piezoelectric Plates, Mechatronic systems and materials: mechatronic systems and robotics. Solid State Phenomena, 2010, 164, pp. 239-242.
• [2] Buchacz A., Płaczek M.: Damping of mechanical vibrations using piezoelements, including influence of connection layer’s properties on the dynamic characteristic. Solid State Phenomena, 2009, 147-149, pp. 869-875.
• [3] Neubaer M., Oleskiewicz R., Popp K., Krzyżyński T.: Optimization of damping and absorbing performance of shunted piezo elements utilizing negative capacitance. Journal of sound and vibration, 2006, vol. 298, no 1-2, pp. 84-107.
• [4] Białas K.: Passive and active elements in reduction of vibrations of torsional systems. Mechatronic Systems and Materials: Mechatronic Systems and Robotics Book series: Solid State Phenomena 2010, 164, pp. 260-264.
• [5] Dymarek A.: Odwrotne zadanie dynamiki tłumionych mechanicznych układów drgających w ujęciu grafów i liczb strukturalnych. Praca Doktorska, Politechnika Śląska, Gliwice, 2000.
• [6] Dzitkowski T.: Odwrotne zadanie dynamiki dyskretno-ciągłych układów mechanicznych w ujęciu grafów i liczb strukturalnych. Praca Doktorska, Politechnika Śląska, Gliwice, 2001.
• [7] Buchacz A., Galeziowski D.: Reverse task as a designing of mechatronic vibrating branched systems, PAMM, 11: 215-216. Doi: 10.1002/pamm.201110099, 2011.
• [8] Buchacz A., Galeziowski D.: Synthesis as a designing of mechatronic vibrating mixed systems. Journal of Vibroengineering, 2012, 14, issue 2, pp. 553-559.
• [9] Fukada E., Date M., Kimura K. et al.: Sound Isolation by Piezoelectric Polymer Films Connected to Negative Capacitance Circuits, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation Vol. 11, No. 2; April 2004.
• [10] Jamroziak K.: Identification of the selected parameters of the model in the process of ballistic impact. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, International OCSCO World Press, Vol. 49, Issue 2, December 2011, pp. 305-312.
• [11] Platus D.: Negative-stiffness-mechanism vibration isolation system, Proceedings of SPIE, 1999, 3786: pp. 98-105.
• [12] Kashdan L., Conner Seepersad C., Haberman M., Wilson P.S.: Design, fabrication, and evaluation of negative stiffness elements using SLS, Rapid Prototyping Journal, 2012, 18, Issue 3, pp. 194-200.