Piezoelektrik yamalı akıllı partikül takviyeli metal matrisli kompozitlerin serbest titreşim analizi ve aktif titreşim kontrolü
Free vibration analysis and active vibration control of piezoelectric patched smart particle reinforced metal matrix composites
Yazar: VAHDET MESUT ABACI
Danışman: DOÇ. DR. RECEP EKİCİ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Al 6061/SiC partikül takviyeli metal-matrisli kompozit (PTMMK) kirişlerin partikül hacmi oranı, boyutu ve rasgele dağılımı gibi mikro-yapısal parametrelerinin serbest titreşim tepkileri ve aktif titreşim kontrolü üzerindeki etkileri Sonlu elemanlar metodu (SEM) vasıtasıyla incelenmiştir. Bu amaçla, sayısal partikül takviyeli metal matris kompozit kiriş numuneleri üç boyutlu (3D) sonlu elemanlar modeli kullanılarak modellenmiş ve kübik şekilli takviye üç boyutlu SiC partikülleri, gerçek bir mikroyapıya benzer şekilde Al 6061 metal matris içerisinde rasgele dağıtılmıştır. Mikro-yapısal özelliklerin mod şekilleri üzerinde belirgin bir etkisi gözlenmemiştir. Partikül boyutu ve özellikle hacim oranı akıllı PRMMK' lerin doğal frekansları üzerinde önemli bir rol oynadığı belirlenmiştir. Bununla birlikte, rastgele partikül dağılımı, akıllı PRMMK' lerin doğal frekansları üzerinde küçük etkilere sahiptir. Geri besleme kontrol kazancının artmasıyla hem titreşim genliği hem de sönümleme zamanı oldukça azalmıştır. Partikül hacim oranının arttırılması hem kontrollü hem de kontrolsüz sönümlenmiş titreşimlerin sönümleme zamanında ve titreşim genliğinde önemli bir düşüşe neden olmuştur. Bununla birlikte, partikül boyutunun arttırılması titreşim sönümleme kapasitesini düşürmüş ve titreşim genliğini ve süresini hafifçe arttırmıştır. Rasgele partikül dağılımı sadece kontrolsüz titreşimler üzerinde minimal bir etkiye sahiptir.

Abstract:
In this study, the effects of micro-structural parameters such as particle volume fraction, size and random distribution of Al 6061/SiC particle reinforced metal matrix composite (PRMMC)  beams on the free vibration responses and the active vibration control were investigated by using Finite element method (FEM). For this purpose, numerical particle reinforced metal-matrix composite beam specimens were modeled with 3D finite elements, and the cubic-shaped reinforcing SiC particles were randomly distributed in Al 6061 metal matrix similar to an actual microstructure. Micro-structural properties had no a certain effect on the mode shapes. The particle size and especially volume fraction play an important role on the natural frequencies of the smart PRMMCs. However, the random particle distribution has minor effects on the natural frequencies of the smart PRMMCs. With the increase of the feedback control gain, both the vibration amplitude and the suppression time are reduced reasonably. Increasing the particle volume fraction induces an important reducing in the damping time and the vibration amplitude for both the controlled and uncontrolled damped vibrations. However, increasing the particle size decreases the vibration suppression capacity and increases the vibration amplitude and time slightly. Random particle distribution had a minimal effect only on the uncontrolled vibrations.