Naslov
Utjecaj uklještenja na ponašanje uređaja za prikupljanje kinetičke energije temeljenih na konzolnim konstrukcijama
(Influence of the fixture on the behaviour of kinetic energy harvesting devices based on cantilevers)

Autori
Fumić, Žana

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, diplomski rad, diplomski

Fakultet
Tehnički fakultet

Mjesto
Rijeka

Datum
26.05

Godina
2014

Stranica
112

Mentor
Zelenika, Saša

Ključne riječi
kinetička energija u okružju; savojno ponašanje; ukljuštenje; eksperimentalno mjerenje
(kinetic environmental energy; bending behaviour; flexure; experimental measurement)

Sažetak
Tijekom posljednjih desetljeća, prikupljanje niskorazinske energije iz okoliša temeljene na vibracijama dobiva sve veću pozornost. Motivacija za istraživanje na ovom području proizlazi iz potrebne snage malih elektroničkih komponenti kao što su mreže bežičnih senzora. Krajnji cilj u ovom istraživačkom području je napajanje malih elektroničkih uređaja korištenjem energije vibracija koje su dostupne u njihovom okruženju. Ako bi se to uspjelo postići, smanjila bi se potreba za vanjskim izvorima energije kao i troškovi održavanja zamjenjivih baterija te kemijski otpad koji proizvode konvencionalne baterije. Prikupljanje niskorazinske energije iz okoliša se može opisati kao korištenje uređaja, najčešće piezoelektričnih ili elektromagnetskih, kako bi se okolna energija pretvorila u korisnu električnu energiju. Uz povećanu potražnju za prijenosnom elektronikom i bežičnim senzorima, ideja o korištenju energije iz okoline kao izvoru napajanja je potaknula val istraživanja u području prikupljanja niskorazinske energije iz okoliša. Primjenom tih uređaja, prijenosni električni sustavi se mogu razviti tako da se ne moraju oslanjati na upotrebu tradicionalnih baterija koje imaju ograničeni vijek trajanja. Predmet eksperimenata provedenih u ovome radu je promatranje utjecaja uklještenja na ponašanje konzole prilikom savijanja u ovisnosti o različitim progibima i momentima pritezanja. Do ove tematike se došlo tijekom istraživanja konzolnih konstrukcija kada se javljaju različiti naponi savijanjem konzole. Progibi korišteni u eksperimentu se kreću u rasponu od 1 mm do 11 mm s razmacima od 1 mm. Uklještenje se priteže s momentima pritezanja od 1, 5 Nm, 3 Nm i 4, 5 Nm. Konzola je izrađena u suradnji s riječkom tvrtkom Alpron d.o.o. za proizvodnju, trgovinu i usluge. Korištene mjerne trake u eksperimentu i pojačalo pomoću kojeg su mjerenja dobivena su oni Njemačke tvrtke HBM te su posuđeni iz Laboratorija za tenzometriju na Tehničkom fakultetu u Rijeci. Na početku rada je dan opis prikupljanja niskorazinske energije iz okoliša, piezoelektričnog efekta te materijala i jednadžbi pomoću kojih se piezoelektričnost može lakše objasniti i shvatiti. Sljedeće poglavlje govori o tenzometriji. Tu se opisuju mjerne trake i njihov princip rada, materijali koji se koriste prilikom upotrebe mjernih traka, Wheatstoneova mostna konfiguracija pomoću koje se mjerni rezultati mogu očitati s mjernog uređaja te uzroci zbog kojih se mogu pojaviti greške u mjerenju. Nakon toga slijedi poglavlje o velikim progibima konzolnih greda, budući da progibi koji se javljaju u eksperimentu mogu spadati u velike progibe, te o teorijskom dobivanju diferencijalne jednadžbe krivulje progiba i njenom rješavanju. Peto poglavlje govori o antiklastičkoj zakrivljenosti pravokutnih greda i ploča. Dane su osnovne jednadžbe, debljina, širina i radijus zakrivljenosti. U šestom poglavlju se govori o dijelovima koji su korišteni pri provođenju eksperimenta, o kontrolnim i mjernim uređajima, o konzoli te o pripremi dijelova za eksperiment. U sedmom poglavlju se prikazuje samo mjerenje. Prikazani su izvodi i formule koje su korišteni za računanje. U tablicama su prikazane sile, momenti, deformacije i naprezanja koja su izmjerena i dobivena pratećim formulama te su prikazane teorijske vrijednosti koje su izračunate i očekivane tijekom izvođenja eksperimenata. Usporedbom rezultata eksperimenta se može zaključiti nekoliko stvari. Povećanjem progibase povećava i odstupanje izmjerenih rezultata od teorijski dobivenih rezultata naprezanja. Također se može vidjeti da se povećanjem momenta pritezanja uklještenja povećava i odstupanje. Iz toga se zaključuje da uklještenje utječe na naprezanja koja se javljaju kod savijanja konzole jer su odstupanja veća što smo bliže uklještenju. Odmicanjem od uklještenja, za konzolu 1 kod druge mjerne točke, a za konzolu 2 kod četvrte mjerne točke na mjernoj traci, te povećanjem momenta pritezanja, smanjuje se i odstupanje teorijskih i izmjerenih rezultata što znači da odmicanjem od uklještenja njegov utjecaj slabi.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Elektrotehnika, Strojarstvo, Temeljne tehničke znanosti

POVEZANOST RADA