title: Μελέτη αυξητικών μικροδομών για την ενίσχυση της μείωσης ταλαντώσεων μέσω πιεζοηλεκτρικών επιθεμάτων με χρήση πεπερασμένων στοιχείων
title: Auxetic microstructures for enhancement of vibration suppression through piezolectric patches. A finite element study
Creators: name: Μιχαλη Αικατερινη-Μαρια
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2024

description: Η μελέτη αυξητικών μικροδομών και πιεζοηλεκτρικών επιθεμάτων με χρήση πεπερασμένων στοιχείων για τη μείωση ταλαντώσεων αποτελεί ένα σημαντικό πεδίο έρευνας που αφορά την ανάπτυξη προηγμένων τεχνολογιών με στόχο τη βελτίωση της απόδοσης και της ασφάλειας σε διάφορες δομικές κατασκευές.
Οι αυξητικές μικροδομές αποτελούν σημαντικό κομμάτι της τεχνολογικής εξέλιξης, παρέχοντας νέες δυνατότητες για τον έλεγχο και τη βελτίωση των χαρακτηριστικών των υλικών και των δομών. Η χρήση πιεζοηλεκτρικών στοιχείων συμβάλλει στη δημιουργία ευέλικτων συστημάτων ελέγχου, τα οποία είναι σε θέση να προσαρμόζονται σε μεταβαλλόμενες συνθήκες. Η βελτίωση των μικροδομών με στόχο τη μείωση των ταλαντώσεων απαιτεί προηγμένες μεθόδους μοντελοποίησης και ανάλυσης. Η χρήση πεπερασμένων στοιχείων επιτρέπει την αποτελεσματική προσέγγιση των δυναμικών χαρακτηριστικών των δομών, ενώ οι πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες και ενεργοποιητές ενσωματώνονται για τον έλεγχο και την προσαρμογή στις ταλαντώσεις. 
Συγκεκριμένα στη παρούσα διπλωματική εργασία θα μελετηθεί ο τρόπος με τον οποίον αλληλεπιδρούν ένα πιεζοηλεκτρικό επίθεμα το οποίο είναι τοποθετημένο κοντά στο άκρο μιας δοκού σε σχέση με  την ταυτόχρονη ύπαρξη συγκεκριμένων αυξητικών  μικροδομών ,ενδιάμεσα του επιθέματος και της δοκού. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η απόσβεση ταλαντώσεων οι οποίες έχουν προκληθεί από εξωτερικά φορτία. Για την διερεύνηση της αποτελεσματικότητας της προτεινόμενης μεθόδου γίνεται χρήση πεπερασμένων στοιχείων (FEM) και προγραμμάτων προσομοίωσης όπως είναι το Comsol Multiphysics καθώς και το πρόγραμμα Inventor της Autodesk για τον σχεδιασμό και την μοντελοποίηση σε τρισδιάστατο χώρο των μικροδομών αυτών.
Εφόσον ολοκληρωθούν τα στάδια της επεξεργασίας των δομών, βάσει των αποτελεσμάτων θα εξάγουμε συμπέρασμα για την βελτίωση των τρόπων παραγωγής δομικών υλικών και θα προταθούν λύσεις για την αποτελεσματικότητα των δομών και για μελλοντική χρήση της μεθόδου σε διάφορες δομικές κατασκευές.
description: The study of auxetic microstructures and piezoelectric patches using finite elements to reduce vibrations represents a significant research field aiming at developing advanced technologies to enhance performance and safety in various structural constructions.
Auxetic microstructures constitute a crucial part of technological advancement, offering new capabilities for controlling and improving material and structural characteristics. The use of piezoelectric elements contributes to the creation of flexible control systems capable of adapting to changing conditions. Improving microstructures to reduce vibrations requires advanced modeling and analysis methods. The utilization of finite elements allows for an efficient approach to the dynamic characteristics of structures, while piezoelectric sensors and actuators are integrated for vibration control and adaptation.
Specifically, this dissertation investigates how a piezoelectric patch positioned at the end of a beam interacts with concurrent augmentative microstructures located between the patch and the beam, with the aim of damping vibrations induced by external loads. To assess the effectiveness of the proposed method, finite element methods (FEM) and simulation software such as Comsol Multiphysics and Autodesk's Inventor are employed for design and modeling in two-dimensional and three-dimensional spaces.
Upon completing the structural processing stages, conclusions will be drawn based on the results to improve methods for producing structural materials, and solutions will be proposed for the effectiveness of this structures  for future applications of the method in various structural constructions.