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Amortiguación pasiva de vibraciones longitudinales de una viga en la cercanía de las frecuencias naturales utilizando el efecto piezoeléctrico

Autores: Rogacheva, Nelly; Sidorov, Vladimir; Zheglova, Yulia

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Amortiguación pasiva de vibraciones longitudinales de una viga en la cercanía de las frecuencias naturales utilizando el efecto piezoeléctrico


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Análisis matemático

Palabras clave

Vibraciones
Viga
Piezoeléctrico
Electrodos
Frecuencias naturales
Amortiguamiento

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 17

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Para reducir significativamente la amplitud de las vibraciones longitudinales de la viga en las proximidades de sus frecuencias naturales, se utiliza un método fundamentalmente nuevo para amortiguar las vibraciones. Con este fin, las superficies de la viga están cubiertas con capas de piezocerámica polarizada con un fuerte efecto piezoeléctrico. Utilizaremos dos tipos de condiciones eléctricas en los electrodos de las capas piezoeléctricas: electrodos en cortocircuito y electrodos desconectados. En los electrodos en cortocircuito, el potencial eléctrico es cero. Como resultado del efecto piezoeléctrico, aparece una carga eléctrica en los electrodos desconectados cuando la viga se deforma. El estado electroelástico de una viga con diferentes condiciones eléctricas se describe mediante diferentes problemas de valores límite. Un nuevo enfoque para amortiguar las vibraciones en las proximidades de las frecuencias naturales se basa en la siguiente regla para controlar las características dinámicas de una estructura: cuando la frecuencia de vibración de la viga se acerca a su frecuencia natural de vibración, cambiamos las condiciones eléctricas en los electrodos de las capas piezoeléctricas, cambiando así el espectro de sus frecuencias naturales. Permita, por ejemplo, que la frecuencia de vibración de una viga con electrodos en cortocircuito se acerque a su frecuencia natural. En este caso, las amplitudes de las cantidades buscadas crecen sin límite. El espectro de frecuencia natural de una viga con electrodos desconectados diferirá del espectro de una viga con electrodos en cortocircuito. Como resultado, las amplitudes de las cantidades buscadas disminuirán. Se muestra que la eficiencia de amortiguación de vibraciones puede aumentar significativamente al elegir la dirección de la polarización preliminar del material piezoeléctrico y la ubicación de sus electrodos. Se presentan ejemplos numéricos que demuestran la efectividad del método propuesto. La ventaja del método radica en su simplicidad y el bajo costo del material piezoeléctrico, que sirve como un amortiguador no inercial.

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