Damperli kamyonun süspansiyon sisteminin pıezoelektrik enerji hasadı ile matematiksel modellemesi
Mathematical modeling of piezo electrical energy harvesters on half dump truck model
Yazar: DRISSA MOHAMED MALO
Danışman: PROF. DR. EROL UZAL
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Damper = Damper ; Elektrik enerjisi = Electrical energy ; Enerji hasadı = Energy harvest ; Matematiksel modelleme = Mathematical modelling ; Piezoelektrik = Piezoelectric ; Sönümleme = Damping ; Süspansiyon sistemleri = Suspension systems ; Taşıt süspansiyonu = Vehicle suspension

Özet:
Süspansiyon sistemi, yolların pürüzlülüğünden kaynaklanan darbeleri absorbe ederek, sürüş kalitesi ve konforunun sağlanmasına katkıda bulunan bir aracın en önemli bileşenlerinden biridir. Enerji toplama potansiyelinin altını çizen önemli bir enerji kaybına uğrayan parçalardan oluşur. Elastik süspansiyonlar, rijit amortisörler ve bozuk yol profilleri gibi parametrelerin kombinasyonu büyük miktarda Enerji sağlayabilmektetdir. Bu araştırma çalışmasının temel amacı, damperli kamyonların süspansiyon enerji toplama mekanizmalarının potansiyelini araştırmaya olanak sağlayacak bir matematiksel model geliştirmektir. Sürüş kalitesini ve konforunu korumak adına, piezoelektrik yığın ve süspansiyon yayı arasındaki bağlantı için bir seri bağlantı kullanılır. Piezoelektrik yığını olan ve olmayan çeyrek ve yarım kamyon modelleri matematiksel olarak modellenmiş ve hareket denklemleri türetilmiştir. Bu denklemlerin Laplace dönüşümleri, hem zaman hem de frekans alanında analiz için transfer fonksiyonlarını belirlemek için elde edildi. Simülasyonlar MATLAB Simulink yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Simülasyonlar için üç farklı girdi türü kullanılmıştır. Bunlar step girişi, harmonik ve rastgele uyarmadır. Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar, karayolu  damperli kamyon süspansiyon sistemlerinden piezoelektrik enerji hasadında büyük bir potansiyel olduğunu ortaya koymuştur

Abstract:
The suspension system is one of the key components of a vehicle which contributes to providing the ride quality and comfort by absorbing shocks due to the roughness of the roads. It consists of parts which undergo significant energy dissipation underlining its energy harvesting potential. The combination of parameters such as elastic suspensions, stiff dampers and rough road profiles can supply a huge amount of Energy. The main purpose of this research work is to develop a mathematical model which will allow to investigate the potential of dump trucks' suspension energy harvesting mechanisms. For the sake of conserving the ride quality and comfort, a series arrangement is used for the connection between the piezoelectric stack and the suspension spring. The quarter and half truck models with and without incorporated piezoelectric stack were mathematically modelled and their motion equations were derived. The Laplace transforms of these equations were obtained in order to identify their transfer function for analysis in both time and frequency domain. Simulations were carried out by utilizing the MATLAB Simulink software. Three different types of inputs were used for the simulations. They are the step input, the harmonic and random excitation. The results obtained from this study revealed that there is a great potential in piezoelectric energy harvesting from off highway truck suspension systems.