Piezoelektrik malzemeler kullanılarak dönen kirişlerdeki ısıl kaynaklı titreşimlerin kontrolü

Bu tezde, piezoelectric malzemeler kullanılarak dönel izotropik ve kompozit kirişlerdeki ısıl kaynaklı titreşimlerin kontrolü çalışılmıştır. İlk olarak, bir tarafında izole edilmiş ve diğer tarafında çeşitli ısı akılarına maruz kalan sabit, tek boyutlu, sınırlandırılmış izotropik katının ısıl kaynaklı titreşimleri, seri tabanlı bir teorik yaklaşımla incelenmiştir. İletimle ısı transferi yoluyla elde edilen genel sıcaklık denklemi, sonuç olarak katı içinde üretilen ısı kaynaklı moment ve ısıl kaynaklı titreşimler için denklemleri türetmek için kullanılır. Isı kaynaklı moment ve ısıl kaynaklı titreşimler için elde edilen denklemler geneldir ve çeşitli ısı akıları için de kullanılabilir. Bu çalışmada üç adet ısı akısı kullanılmıştır. Bunlar sırasıyla, basamak, rampa ve sinüsoidal ısı akılarıdır. Bu üç tip ısı akısından kaynaklanan ısıl kaynaklı titreşimleri analiz etmek için basit destekli ve anakstre sınır koşullarına sahip ince alüminyum kiriş kullanılır. Teorik olarak elde edilen sonuçları karşılaştırmak için sonlu elemanlar yöntemi de kulanılmıştır. Sabit ya da dönmeyen ince izotropik kirişler için ısıl olarak indüklenen titreşimlerin kontrolü, daha sonra yan yana yerleştrilmiş piezolektrik sensör/itki çifti ile sağlanır. Kontrol yöntemi olarak lineer kuadratik regülatör (LQR) kullanılmıştır. Yukarıda bahsedilen üç tip ısı akısı, basit destekli ve ankastre sınır koşulları içn de uygulanır ve sonuçta oluşan titreşimler LQR yöntemiyle efektif olarak kotnrol edilir. Termal ısı akılarına maruz kalan dönel kirişlerin modellenmesi, LQR yaklaşımı dışında uygun bir kontrol teorisi gerektiren doğrusal olmayan denklemlere yol açar ve bu nedenle durum bağlı Ricatti denklemi tabanlı kayna kipli kontrolcü (SDRE tabanlı SMC) bu çalışmada kullanılır. Bu kontrol teorisi, dönen ince kirişlerin ısıl kaynaklı titreşimlerini azaltmak için piezoelektrik sensör/itki çifti ile etkin bir şekilde kulanılır. Yukarıda belirtilen aynı sınır koşullarına sahip ince kompozit kirişlerin ısıl kaynaklı titreşimleri, yine yukarıda belirtilen üç tip ısı akısı etkisi altında incelenmiştir. Burada klasik tabaka teorisi (CLT), ince kompozit kirişlerin ısıl kaynıklı titreşim davranışını modellemek için kompozit levha denklemleriyle birlikte kullanılır. Sonuçlar, ince kompozit kirişler için ısıl kaynaklı titreşimlerin davranışını götermek için verilmiştir. Piezoseramik sensör/itki ile monte edilen sabit ve dönel ince kopozit kirişler için ısıl kaynaklı titeşimlerin kontrolü sırasıyla LQR ve SDRE tabanlı SMC teorileri kullanılarak uygulanmıştır. Hem zaman hemde frekans düzlemindeki eğilme titreşim çalışmaları, bu kontrol yöntemlerinin ısıl kaynaklı titreşimlerin kontrolünde piezolelektrik malzemeler ile birlikte başarılı olduğunu göstermektedir.