Návrh topologie kompozitního piezokeramického snímače
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
D
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato diplomová práce se zabývá návrhem a numerickým modelováním piezokeramického snímače, který je umístěn na kolejnici z důvodu generování elektrické energie pro bezdrátové senzory monitorující železniční dopravu a stav kolejí. Práce se dá rozdělit do tří oblastí. První část se věnuje teoretickým základům piezoelektrické přeměny a následně jsou uvedeny příklady použití piezoelektrického generátoru v železniční oblasti. Ve druhé části je provedena parametrická analýza na numerickém modelu pro zjištění vhodného umístění piezoelektrického generátoru na kolejnici, k tomu byl použit homogenizovaný model MFC snímače. Výsledky z numerického modelu byly následně porovnány s provedeným experimentem. Třetí část se již věnuje návrhu vlastního piezokeramického snímače, který je aplikován na vybrané vhodné místo na kolejnici. Výsledky z provedeného numerického výpočtu ukazují vhodnost použití tohoto snímače pro monitorování železnice.
This master thesis deals with design and numerical modelling of piezoceramic sensor, which is placed on a rail, in order to generate electrical energy, which can be used for wireless monitoring of railway traffic and to monitor the condition of the railway. The thesis is divided into three parts. Theoretically background of piezoelectric energy harvesting is described in first part, where some previous application of piezoelectric generator in railway area are shown. In the second part, parametric analysis of numerical model is performed, which directly leads to finding best location on a rail, where piezoelectric generator should be placed. For this analysis the homogenized model of MFC sensor was used. Results of the numerical model were then compared with the results of the conducted experiment. The third part presented own design of piezoceramic sensor, which is placed onto most suitable location on a rail. Results from numerical analysis shown eligibility of using piezoceramic sensor to monitor the railway traffic.
This master thesis deals with design and numerical modelling of piezoceramic sensor, which is placed on a rail, in order to generate electrical energy, which can be used for wireless monitoring of railway traffic and to monitor the condition of the railway. The thesis is divided into three parts. Theoretically background of piezoelectric energy harvesting is described in first part, where some previous application of piezoelectric generator in railway area are shown. In the second part, parametric analysis of numerical model is performed, which directly leads to finding best location on a rail, where piezoelectric generator should be placed. For this analysis the homogenized model of MFC sensor was used. Results of the numerical model were then compared with the results of the conducted experiment. The third part presented own design of piezoceramic sensor, which is placed onto most suitable location on a rail. Results from numerical analysis shown eligibility of using piezoceramic sensor to monitor the railway traffic.
Description
Citation
DOSTAL, V. Návrh topologie kompozitního piezokeramického snímače [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2020.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Inženýrská mechanika a biomechanika
Comittee
prof. Ing. Vladislav Laš, CSc. (předseda)
doc. Ing. Luboš Náhlík, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Jindřich Petruška, CSc. (člen)
prof. Ing. Jaroslav Zapoměl, DrSc. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Florian, CSc. (člen)
prof. RNDr. Michal Kotoul, DrSc. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Hadaš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jiří Burša, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2020-07-29
Defence
Student ve vymezeném čase prezentoval svoji závěrečnou práci. Poté byly předneseny posudky a zodpovězeny dotazy oponenta. Následně byly pokládány další otázky vztahující se k diplomové práci:
Co je čtvrtý stupeň volnosti u použitého prvku?
Jak je deformován elementární prvek ve středu stojiny kolejnice?
Je elektrické napětí závislé na způsobu zatížení krystalu?
Na jakou deformaci reaguje uvažovaný krystal?
Jak se přejde z elektrického napětí na elektrický výkon?
K čemu slouží určená vlastní frekvence? Jak bude hmotnost vlaku ovlivňovat určenou vlastní frekvenci?
Přepočítával jste zatížení pro různé hmotnosti vlaků? Pokud ne, jsou závěry relevantní?
Je zahrnutý v modelu poměrný útlum?
Po zodpovězení všech dotazů bylo vystoupení hodnoceno jako uspokojivé.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení