Investigation of Vibration Energy Harvesting in Multilayer Composite Plates with Anisotropic Piezoelectric Patches

سال انتشار: 1404
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 228

فایل این مقاله در 12 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_MACS-12-1_017

تاریخ نمایه سازی: 8 بهمن 1403

چکیده مقاله:

This study investigates the impact of anisotropic and isotropic piezoelectric coefficients on vibrational energy harvesting using a piezoelectric patch integrated into plate-like structures. The research on energy harvesting in such configurations has garnered substantial attention in recent decades, with previous studies typically assuming isotropic piezoelectric coefficients (e_۳۱=e_۳۲). The investigation focuses on two common boundary conditions: cantilevered composite plate (CFFF) and all-four-edges clamped (CCCC), employing a combination of analytical techniques and numerical simulations. The study presents comprehensive steady-state formulations for both the electrical and structural responses under harmonic force excitation. By comparing the voltage-frequency relationship between the analytical and numerical models, the accuracy of the analytical electroelastic model is verified. The findings highlight the potential for enhanced performance and increased output voltage in CFFF structures with an approximate rate between ۵% to ۸ % by minimizing the impact of the e_۳۲ coefficient, whereas a decrease in output voltage is observed in CCCC structures. The findings emphasize that minimizing the impact of specific piezoelectric coefficients can lead to significant improvements in both performance and output voltage. This contributes to advancements in energy harvesting technology, highlighting the importance of optimizing piezoelectric materials to achieve better efficiency in energy harvesting applications. Additionally, the study shows that reducing the effects of e_۳۲ in anisotropic piezoelectric harvesters can enhance energy harvesting from the vibration of a multilayer composite cantilevered plate. This research contributes valuable insights into optimizing piezoelectric energy harvesting efficiency in plate-like structures, paving the way for advancements in energy harvesting technology.

نویسندگان

Asghar Jamshiddoust

Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, P.O. Box ۱۴۱۱۵-۱۷۷, Tehran, Iran

Morteza Karamooz Mahdiabadi

Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, P.O. Box ۱۴۱۱۵-۱۷۷, Tehran, Iran

Amin Farrokhabadi

Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, P.O. Box ۱۴۱۱۵-۱۷۷, Tehran, Iran

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Fatehi, P., Mahzoon, M., Farid, M., and Parandvar ,H., ۲۰۲۱. ...
  • Ravi, S., Zilian, A., ۲۰۱۹. Simultaneous finite element analysis of ...
  • Yaogang, W., Zhengguang, X., Dinghe, L., Jianxin, X., ۲۰۲۲. On ...
  • Muthalif, A. GA., Hafizh, M., Renno, J., Paurobally, M. R., ...
  • Fasihi, A., Shahgholi, M. and Ghahremani, S., ۲۰۲۱. The effects ...
  • Ray, M. C., Jha, B. K., ۲۰۲۲. Exact solutions for ...
  • Song, J., Sun, G., Zeng, X. et al., ۲۰۲۲. Piezoelectric ...
  • Krishnaswamy, J. A., Buroni, F. C., García-Macías, E., Melnik, R., ...
  • Topolov, V. Y., Isaeva, A. N., Bowen, C. R., Protsenko, ...
  • Bowen, C. R., Topolov, V. Y., Zhang, Y., Panich, A. ...
  • Topolov, V. Y., Isaeva, A. N., Bisegna, P., ۲۰۲۰. Novel ...
  • Raja, S., Sinha, P. K., Prathap, G., Bhattacharya, P., ۲۰۰۲. ...
  • Roscow, J. I., Topolov, V. Y., Taylor, J. T., Bowen, ...
  • Barrett, R., ۱۹۹۲. Active plate and wing research using EDAP ...
  • Bent, A. A., Hagood, N. W., Rodgers, J. P., ۱۹۹۵. ...
  • Rodgers, J. P., Hagood, N. W., ۲۰۱۲. Manufacture of Adaptive ...
  • Aridogan, U., Basdogan, I., Erturk, A., ۲۰۱۴. Analytical modeling and ...
  • Yoon, H., Youn, B. D., Kim, H. S., ۲۰۱۶. Kirchhoff ...
  • Paknejad, A., Rahimi, G., Salmani, H., ۲۰۱۸. Analytical solution and ...
  • Chun, J., Kang, N., Kim, J., Noh, M., Kang, C., ...
  • Wakshume, D. G. and Płaczek, M. Ł. ۲۰۲۴. Optimizing Piezoelectric ...
  • Tang, J., Wu, Y., Ma, S., Zhang, Y., Yan, T., ...
  • Bayik, B., Aghakhani, A., Basdogan, I., Erturk, A., ۲۰۱۶. Equivalent ...
  • Gharechae, A., Abazari, A., and Ketabdari, M.J., ۲۰۲۲. A semi-analytical ...
  • Stanton, S. C. et al., ۲۰۱۲. Nonlinear nonconservative behavior and ...
  • Li, X., Upadrashta, D., Yu, K., Yang, Y., ۲۰۱۹. Analytical ...
  • Tahmasbi, M., Jamshiddoust, A., Farrokhabadi, A., ۲۰۲۱. Optimum power of ...
  • Qian, F., Liao, F., Zuo, L., Jones, P., ۲۰۲۱. System-level ...
  • Erturk, A., Inman, D. J., ۲۰۱۱. Piezoelectric Energy Harvesting. Wiley, ...
  • Marqui Junior, C. D., Erturk, A., Inman, D. J., ۲۰۰۹. ...
  • Leissa, W., ۱۹۶۹. Vibration of plates, NASA SP-۱۶۰ ...
  • Meirovitch, L., ۲۰۰۱. Fundamentals of Vibration International, McGraw-Hill Higher Education ...
  • Farrokhabadi, A., Neyestani, S., Akbari, D., Sarkhosh, R., ۲۰۲۱. Assessment ...
  • نمایش کامل مراجع