Ograniczanie wyników
Czasopisma help
Autorzy help
Lata help
Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 37

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  materiały piezoelektryczne
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
EN
One of the modern methods of reducing vibrations of plates and beams is using piezoelectric materials in the form of distributed elements or patches (applied in a passive or an active system). However, for the multimodal response of a structure, there is no possibility to place the actuators in exactly the areas with maximum curvature values for each mode. Additionally, in the case of passive multimodal suppression systems – in which energy is needed to be supplied to the system – there is the necessity to create a complicated electrical circuit. The particular electrical shunts of the circuit are tuned to the specific vibration forms which require damping. The main objective of this article is to show the possibility of creating a multimodal vibration suppression system with typical resonant shunts and proposed second slightly modified.
PL
Jedną z metod redukcji drgań jest wykorzystanie elementów piezoelektrycznych w postaci przyklejonych warstw elementów lub rozłożonych na powierzchni struktury plastrach (w systemie pasywnym lub aktywnym). W przypadku tłumienia wielomodalnego nie jest możliwe znalezienie najlepszego miejsca dla wszystkich form jednocześnie. Dodatkowo w przypadku tłumienia pasywnego, gdzie wymagane jest dostarczenie energii do systemu, dla tłumienia wielomodalnego istnieje konieczność stworzenia skomplikowanego obwodu elektrycznego dostrojonego do częstotliwości rezonansowej konkretnych form drgań własnych. W artykule poruszono temat pasywnego tłumienia wielomodalnego belek. Zaprezentowano typowy sposób stworzenia obwodu eklektycznego oraz porównano z przypadkiem zmodyfikowanego obwodu.
3
Content available Piezoelectric generators: materials and structures
EN
The article presents piezoelectric generators, which can solve the problem of power supply of wireless sensors nets in the monitoring systems of the structure parameters. The operating principle of these appliances is based on the conversion of mechanical energy, e.g. vibration to electric energy in piezoelectric materials. In the first part of this article, the basic groups of piezoelectric materials: ceramics, composites, polymers and monocrystals were discussed in the field of its application in generators. It focused on material constants, which have the biggest effect on energy conversion. In the second part, structures of generators, which are the most often presented in the literature were discussed. The article focused on the structure consisting of piezoelectric actuators connected with the cantilever beam as well as other structures containing piezoelectric actuators, which have different shapes. In the last part, the efficiency of energy conversion was discussed. It focused on the range of values of the obtained electric power from generators.
PL
W artykule przedstawiono generatory piezoelektryczne, które mogą stanowić rozwiązanie problemu zasilania bezprzewodowych sieci czujników w systemach monitorowania parametrów konstrukcji. Zasada działania tych urządzeń opiera się na konwersji energii mechanicznej (np. drgań) na energię elektryczną w materiałach piezoelektrycznych. W pierwszej części artykułu omówiono podstawowe grupy materiałów piezoelektrycznych: ceramiki, kompozyty, polimery i monokryształy w zakresie ich zastosowania w generatorach. Zwrócono uwagę na stałe materiałowe, które mają największy wpływ na konwersję energii. W drugiej części artykułu przedstawiono konstrukcje generatorów, najczęściej spotkane w literaturze. Omówiono konstrukcje z piezoelektrycznymi aktywatorami połączonymi z belką wspornikową jak również inne konstrukcje z piezoelektrycznymi aktywatorami o różnych kształtach. W ostatniej części zwrócono uwagę na efektywność przetwarzania energii w zakresie uzyskiwanych wartości mocy elektrycznej.
EN
For decades people have used ambient energy, e.g., that of rushing streams or wind to obtain usable power. Starting with very low energy conversion, through constant development we have now reached the stage of extensive possibilities of harvesting the energy from the environment we live in. Today, there exist almost unconstrained opportunities to energize a broad spectrum of devices by energy available almost anywhere and of whichever form. One of the great advantages of energy harvesting is to make small electronic devices autonomous eliminating the need of power supply and maintenance. Shunt damping systems are unfavorably influenced by the size and mass of the coil inductors. While substituting bulky inductors with synthetic inductors one losses the passivity of the system gaining its practicability. Nevertheless, in order to outperform the actively driven systems, it is indispensable to return the passive properties of the system maintaining its performance. This paper presents the feasibility study of powering the passive shunt damping devices by the work that is lost irrevocably in a bearing node. The heat generated in a bearing is converted via the thermoelectric phenomenon and then used to power the synthetic inductance circuitry. In the paper it is shown that the required power levels can be satisfied by the thermoelectric generator paired to a moderately loaded bearing
PL
Od zawsze ludzie wykorzystywali energię dostępną w ich otoczeniu i przekształcali ją w użyteczną pracę mechaniczną. Stopniowo priorytetowym zadaniem stało się pozyskiwanie energii w formie energii elektrycznej. Z początku niewielka sprawność i koszt inwestycyjny nie pozwalał na szerokie wykorzystanie technik pozyskiwania energii, dzisiaj stajemy przed niespotykanym wcześniej zapotrzebowaniem na energię, a przede wszystkim mamy możliwość generowania energii ze źródeł różnego typu i wielkości dostępnych w naszym otoczeniu. Technika pozyskiwania (zbierania) energii oferuje szeroki potencjał możliwości zasilania urządzeń elektronicznych małych mocy, przekształcając je w jednostki autonomiczne niewymagające zasilania ani okresowej wymiany magazynu energii. Technika tłumienia drgań z wykorzystaniem materiałów piezoelektrycznych ograniczona jest przez wymaganą synchronizację drgań konstrukcji i obwodu rezonansowego, która niesie za sobą konieczność użycia cewek indukcyjnych o znacznych wymiarach gabarytowych i masie. Istnieje możliwość zastąpienia tych elementów przez sztuczną indukcyjność realizowaną jako układ elektroniczny za pomocą wzmacniaczy operacyjnych kosztem utraty pasywnego charakteru metody. W artykule zaprezentowano studium wykonalności układu tłumienia drgań wykorzystującego sztuczną indukcyjność, ale zasilaną ze źródła energii pozyskiwanej ze strat cieplnych łożyska. Artykuł udowadnia, że dla szerokiego spektrum przypadków połączenie techniki pozyskiwania energii oraz techniki wykorzystujących bierne obwody (shunt damping) jest korzystne
PL
Praca zawiera opis materiałów piezoelektrycznych służących do budowy urządzeń piezoelektrycznych wykorzystywanych na szeroką skalę w przemyśle. Przedstawiono dyslokację krawędziową jako jeden z głównych defektów występujących w piezoelektryku traktowanym jako ciało poprzecznie izotropowe. Model dyslokacji obliczono analitycznie, a rozwiązania przedstawiono w postaci 2D wykresów odzwierciedlających pola fizyczne omawianego defektu.
EN
The piezoelectric materials used for construction of industrial devices are described. The mechanical and electromagnetic properties of such materials can be significantly influenced by the existing defects of their crystal structure. One of the most important defects are dislocations. The edge dislocation in the piezoelectric body treated as the transversally isotropic continuum is presented. The solutions to that problem are given in the analytical form and the figures of the distributions of the physical fields are given in the 2D forms.
6
Content available remote Relacja wzajemności w zagadnieniu brzegowym nieliniowej piezoelektryczności
EN
The paper contains derivation of reciprocity theorem for boundary problem of nonlinear piezoelectricity. The results obtained in this work can become the theoretical basis to formulate the numerical solutions of different scientific and engineering problems connected with piezoelectric materials.
7
Content available remote Study of the Nanotechnology in Manufacture of Generators
EN
With the development of science and technology, the smaller sizes generator, the more attention by people. The main purpose of this article is to manufacture three-phase nanogenerator and piezoelectric nanogenerator under vibration, and their working principle are introduced and their performances are studied. The results show that, using the present nanomaterials, three-phase nanogenerator and piezoelectric nanogenerator can be prepared. In ambient vibration condition, piezoelectric materials produce larger rated current and voltage. However, copper laps cutting magnetic line of force produce less rated current and voltage. So the piezoelectric nanogenerator can be separately used to supply power. It may produce higher voltage, current and power if three-phase nanogenerator and piezoelectric nanogenerator in series-parallel connection, and there is commercial value.
PL
Przedstawiono możliwości wytwarzanie trzyfazowego i piezoelektrycznego generator w nanotechnologii. Przy typowych wibracjach materiały piezoelektryczne mogą służyć jako generatory napięcia i prądu. Przedstawiono możliwości połączenia obu generatorów w jeden system.
8
Content available remote Zagadnienie początkowo-brzegowe liniowej higrotermopiezosprężystości
EN
The paper contains balance equations, constitutive equations and initial-boundary value conditions of linear higrothermopiezoelectricity. The results obtained in this work can become the theoretical basis to formulate the numerical solutions of different scientific and engineering problems connected with piezoelectric materials.
PL
Artykuł dotyczy zastosowania aktuatorów piezo-elektrycznych do redukcji drgań kratownic. Kratownice z odpowiednio wbudowanymi aktuatorami piezoelektrycznymi stanowią obiecujący kierunek badań, gdyż pozwalają na uzyskanie wysokiej stateczności struktury przy stosunkowo niskiej wadze. Spełnienie takich wymagań jest szczególnie ważne w przemyśle lotniczym. Podstawowym zagadnieniem w projektowaniu takich kratownic jest rozmieszczenie aktuatorów piezoelektrycznych i czujników przyspieszeń w strukturze kratownicy. W celu wprowadzenia aktuatorów piezoelektrycznych do struktury kratownicy projektuje się specjalne aktywne pręty, których rozmieszczenie wyznacza się np. na podstawie rozkładu energii odkształcenia w poszczególnych prętach kratownicy. Sterowanie aktywnymi prętami realizowane jest przez odpowiednie zmiany napięcia Vp zasilającego aktuatory piezoelektryczne znajdujące się w tych prętach. Układ sterowania powinien zawierać podstawową pętlę regulacji, która obejmuje wszystkie aktuatory, czujniki przyspieszeń oraz komputer/sterownik. Układ sterowania może również zawierać dodatkowe pętle regulacji, obejmujące pojedynczy aktuator oraz czujnik siły.
EN
The trusses with properly incorporated piezoelectric actuators are a promising research area, because such structures enable to obtain high structure stability with low weight. Fulfillment of such requirements is particularly important in the aviation industry. However, designer of such a truss has to solve the problem of the arrangement of the piezoelectric actuators and acceleration sensors in the truss structure. Special active bars are designed in order to introduce piezoelectric actuators to the truss structure. Arrangement of such active bars is determined, for example, on the basis of the strain energy distribution in each truss bars. The control of active bars is realized through the voltage changes which supply the piezoelectric actuators. Control system contains a basic control loop, which includes all actuators, acceleration sensors and computer. The control system can also contain additional control loops, which include a single actuator and force sensor.
EN
Recently, many approaches have been proposed to estimate the effective properties of composites. The most typical are: the self-consistent method and the Mori-Tanaka method. However, they are restricted to simple geometries of phases. Also for complex constitutive laws the analytical results are complicated. On the other hand, the combination of numerical methods and these approaches gives an efficient computational scheme for estimating effective properties of composite materials. In this paper the hybrid subregion boundary element method (BEM) and Mori-Tanaka approach is implemented to solve coupled field equations of linear piezocomposites in the unit cell approach and then to determine the effective properties. To obtain the BEM fundamental solutions, the Stroh formalism is used. The numerical examples demonstrate an effectiveness of the BEM-Mori-Tanaka approach.
PL
Do wyznaczania własności zastępczych kompozytów zostało opracowanych wiele metod. Do najbardziej znanych należą metody: samospójna (estymator wewnętrznie zgodny) oraz Mori-Tanaki. Są one jednak ograniczone do prostych geometrii faz kompozytu. Również dla złożonych związków konstytutywnych zależności analityczne są skomplikowane. Z drugiej strony, kombinacja metod numerycznych i wspomnianych metod mikromechaniki daje efektywne narzędzie obliczeniowe określania własności zastępczych materiałów kompozytowych. W niniejszej pracy opisano hybrydową metodę bazującą na połączeniu sformułowania metody elementów brzegowych dla podobszarów i metody Mori-Tanaki, którą zastosowano do rozwiązania równań pól sprzężonych liniowych piezokompozytów dla komórki elementarnej, aby wyznaczyć własności zastępcze. Do otrzymania rozwiązań fundamentalnych metody elementów brzegowych zastosowano formalizm Stroha. Przykłady numeryczne pokazują efektywność opracowanej metody.
PL
Materiały inteligentne znajdują obecnie zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu, jednak największy ich rozwój i najwięcej zastosowań można zaobserwować w przemyśle lotniczym i samochodowym. Inżynierskie materiały inteligentne stosuje się w systemach bezpieczeństwa, w wymagających elementach konstrukcyjnych takich jak zawieszenie, silniki i urządzenia elektroniczne. Można je także wykorzystać jako dodatek zmieniający wygląd. Mogą być to stopy z pamięcią kształtu, materiały piezoelektryczne, elektrochromowe, elektroluminescencyjne, elektroreologiczne bądź magnetoreologiczne. Stosowane są w środkach transportu począwszy od prostych urządzeń, aż po skomplikowane konstrukcje. W pracy przedstawione zostaną możliwości wykorzystania tych materiałów z uwzględnieniem ich zalet oraz dynamiki rozwoju.
EN
The intelligent materials are used in many industrial branches, however the greatest development and amount of uses is observed in aviation and motorization. Engineering intelligent materials are used insecurity systems, in demanding constructional elements like suspension, engine and electronic devices. They can also be supplements which for example change colour. Intelligent materials are shape memory alloys and piezoelectric, electrochromic, electrorheological, magnetorheological materials. In transport means they are not only the simple devices, but also complicated constructions. The article will show possibilities of using these materials with all their advantages and dynamic development.
PL
W artykule przedstawiono mechanizm konwersji energii w materiałach piezoelektrycznych oraz jego zastosowanie w układach odzyskiwania energii z drgań oraz układach sterowania drganiami. Przedstawiono model matematyczny przetwarzania energii, a także wybrane układy odzyskiwania energii oraz układy sterowania, w których wykorzystano to zjawisko.
EN
The paper summarizes the energy conversion mechanism in the piezoelectric materials as well as its application in the vibration control system. The mathematical model of the energy conversion was characterized. Selected harvesting system and control system, in which this phenomenon was applied, are also presented.
13
Content available remote Modelowanie MES konstrukcji inteligentnych
PL
W dzisiejszych czasach dużą rolę w systemach tłumienia drgań ma klasa materiałów o własnościach adaptacyjnych w literaturze określanych jako materiały inteligentne. Do jednych z najbardziej popularnych należą elementy piezoelektryczne (PZT), które mogą być stosowane m.in. w systemach redukcji drgań i hałasu. Celem artykułu jest przedstawienie niektórych z możliwych analiz numerycznych inteligentnej belki, przy zastosowaniu metody elementów skończonych (MES) w programie ANSYS. Przedstawione zostaną trzy przykładowe analizy: modalna, harmoniczna oraz analiza dynamiczna stanów przejściowych. Szczególna uwaga poświecona będzie dynamicznej analizie transientowej, która umożliwia implementacje i dalszy rozwój systemu kontroli przy użyciu parametrycznego języka programowania programu ANSYS (ADPL). Udowodnione zostanie, iż możliwe jest stworzenie poprawnie działającego modelu, który w przyszłości posłuży do wyboru najodpowiedniejszej metody sterowania, która zostanie także przetestowana na stanowisku laboratoryjnym.
EN
Development in materials engineering effected in discovery of new materials which have adaptive properties. One of the most popular ones are piezoelectric elements (PZT) which may be implemented in vibration control systems. The paper presents some of the possible analyses of a smart beam which exist in the laboratory carried out using finite element method (FEM) in ANSYS. Three of the particular analyses will be presented: modal analyses, harmonic analyses and transient analyses. Special attention will be given to transient dynamic analyses which allows implementation and development of a control system using ANSYS Parametric Design Language (APDL).
PL
Zastosowanie sterowanych elementów piezoelektrycznych, rozmieszczonych w odpowiedniej konfiguracji na powierzchni drgającej belki jest jedną ze współcześnie rozwijanych metod redukcji ich drgań. Jednym z istotnych zagadnień jest tłumienie wielomodalne. Elementy piezoelektryczne - aktuatory - powinny być rozmieszczone na powierzchniach zewnętrznych w taki sposób, aby leżały w obszarach o dużej krzywiźnie wynikającej z postaci drgań. Możliwe są dwie podstawowe realizacje układu: pasywny bez sterowania, dobrany na określone częstotliwości, lub aktywny ze sterowaniem. Celem pracy było zbudowanie i przetestowanie kodu pozwalającego na analizę stanu przejściowego drgań wymuszonych belki. Uzyskane rezultaty analiz pokazują, ze możliwy staje się zapis algorytmu sterowania w języku APDL pakietu metody elementów skończonych Ansys.
EN
Application of the controlled piezoelectric elements, suitable distributed over the external surfaces of the vibrating beam is one of the contemporary applied method of reduction of its vibrations. One of the important problems is the multimodal damping. The piezoelectric elements - actuators - should be distributed on the external surfaces in areas of high curvatures comminf from the vibrations shapes. Two basic attemps of damping can be applied: active one with control system or and passive one designed for chosen frequency. The aim of the paper was to built and to test tke numerical code for transient analysis of excited and active damped beam. The obtained results makes possible to do the next step: to write the APDL control procedure in the Ansys finite element method system.
15
Content available remote Sterowalne materiały inteligentne w budownictwie
PL
Dzięki rozwojowi techniki i materiałoznawstwa coraz więcej nowych materiałów znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach techniki, w tym także w budownictwie. Jedną z ciekawszych możliwości wartych bacznej uwagi może być pewna klasa materiałów, w bibliografii określana jako materiały inteligentne (smart materials, inteligent materials). Konstrukcje inteligentne znalazły szczególne zastosowanie tam, gdzie wymagane jest szybkie i skuteczne tłumienie dźwięków i wibracji. Jednym z głównych zagadnień artykułu jest pokazanie kilku możliwych rozwiązań aplikacyjnych wykorzystujących materiały inteligentne w budownictwie. Przedstawiony zostanie przegląd literatury i zastosowań oraz pokazane zastaną przykładowe aplikacje autora. Szczególna uwaga zostanie skupiona na cieczy magneto-reologicznej (MR) oraz przetwornikach piezoelektrycznych (PZT) jako klasie materiałów mogących mieć szerokie zastosowanie we współczesnym budownictwie, zwłaszcza w budowie konstrukcji mostowych. Zaprezentowane zostanie także wykorzystanie tłumika MR w celu tłumienia drgań długich lin mostów podwieszanych oraz zastosowanie przetworników piezoelektrycznych wykorzystywanych do tłumienia drgań i dźwięków wytworzonych przez wibrującą strukturę płytowo-belkową, taką, jaka występuje w przypadku mostów kratownicowych.
EN
Due to development of modern technologies and material science more new materials can be implemented in many different fields, including civil engineering. One of the most interesting possibilities is the use of the special class of materials which in literature are being referred to as smart or intelligent materials. Intelligent structures can be especially used in cases where fast and efficient way of damping sounds and vibrations is required. The focus of the paper is to show a few possible implementations in civil engineering where smart materials may be used. The current research will be presented as well as two of the possible implementations developed by the author. Two types of the controllable materials will be presented, magnetorheological fluid (MR) used in MR damper and piezoelectric transducers (PZT) used in vibrations suppression systems, as the classes of materials which can be used in many applications in modern civil engineering- especially in bridges structures. The application where MR dumper is being used for vibration mitigation system for long lines of cable stayed-bridges will be shown as well as application where the system of piezoelectric transducers is used for damping sounds and vibrations of plate and beam structures. Such structures are used for plate girder or truss bridges.
EN
The paper contains derivation of reciprocity theorem for initial-boundary value problem of linear thermopiezoelectricity. The results obtained in this work can become the theoretical basis to formulate the numerical solutions of different scientific and engineering problems connected with piezoelectric materials.
PL
W artykule przedstawiono wyniki eksperymentalne zastosowania efektu magnetoelektrycznego w hybrydowym złączu magnetykpiezoelektryk jako sensorze pola magnetycznego. Przedstawiono charakterystyki przetwarzania mierzonego pola magnetycznego na sygnał wyjściowy otrzymany ze złącza.
EN
The paper presents the results of experimental investigation of the magnetoelectric effect in the application hybrid magneto-piezoelectric junction as magnetic field sensor. The possibility of output voltage measurement of the sensor in the function of DC magnetic field HDC is also considered.
18
Content available remote FEM analysis of a beam for piezolectric passive vibration control system
EN
One of the most significant problems nowadays is an issue of vibrations suppression. Vibrations can have negative effects on proper work of industrial systems as well as on operators health. In recent years many researchers have devoted a lot of attention to smart materials, which can be implemented in vibration suppression systems. This paper presents a beam structure with piezoelectric stripes glued to the surface. The model was made in Ansys application utilizing Finite Element Method (FEM). The aim of the analysis was choosing the correct model and quality of the mesh which will ensure that the model can be used for wide spectrum of analysis. It was shown that only 3D model represents the behavior of vibrating beam in all the aspects and gives results very similar to analytical ones. Presented model may be utilized for multimodal passive damping by connecting the correct electric circuit with calculated values of inductance and resistance.
PL
W dzisiejszych czasach ważnym problemem stało się zagadnienie tłumieni drgań, które mogą mieć negatywne skutki dla pracy maszyn, jak również dla zdrowia operatora. W ostatnich latach wiele uwagi poświęca się materiałom inteligentnym, które można wykorzystać do systemów tłumienia drgań. W pracy przeanalizowano strukturę belkową na powierzchni której przyklejono przetworniki piezoelektryczne. Struktura zastała zamodelowana w programie Ansys przy pomocy metody elementów skończonych. Celem analizy było dobranie odpowiedniego modelu oraz gęstości siatki, dzięki czemu w przyszłości model będzie mógł służyć do szerokiego spektrum analiz. Pokazano, iż tylko model 3D pokazuje zjawisko we wszystkich jego aspektach dając wyniki najbardziej zbliżone do rzeczywistych. Tak przygotowany model może być użyty do wielomodalnego pasywnego tłumienia drgań przez podłączenie odpowiedniego obwodu z dobraną cewką i rezystancją.
19
Content available remote On the contact problem in piezoelectroelasticity
EN
The problem of electroelasticity for piezoelectric materials is considered. The fundamental solutions for the axi-symmetric problem of piezoelasticity are utilized to solve a smooth contact problem. Exact solutions are obtained for elastic and electric fields in the contact problem. If the contact region is an annular three-part then the mixed boundary value problem is considered. In this case the solution is approximated as series solution.
PL
Przetworniki piezoelektryczne są często wykorzystywane w pomiarach fotoakustycznych. Artykuł przedstawia wstępne wyniki i wnioski z eksperymentów i pomiarów materiału piezoelektrycznego, który był użyty zarówno jako badana próbka, jak i jako detektor wzbudzonego sygnału fotoakustycznego. Częstotliwościowe charakterystyki badanego materiału zostały zdjęte w zakresie od 1 Hz do 10 kHz. Zmierzone charakterystyki wykazują silny wpływ wejściowego stopnia wzmacniacza na amplitudę sygnału w zakresie niskich częstotliwości. Zależność ta wynika z elektrycznej stałej czasowej wzmacniacza oraz cieplnej stałej czasowej badanego materiału.
EN
Piezoelectric sensors are often used as detectors in photoacoustic measurements. The paper presents preliminary results and conclusions from the experiments and measurements of a piezoelectric material that was simultaneously used as both: investigated sample and a sensor of the induced photoacoustic signal. Photoacoustic frequency responses of the investigated piezoelectric material were measured for the frequency range of l Hz to 10 kHz. The measured responses show strong influence of the amplifier input stage on the amplitude of the signal at low frequencies, resulting from the electrical time constant of the amplifier and thermal time constant of the investigated material.
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.