Piezoelektrisk transduktion har fått stor uppmärksamhet för omvandling av vibration till elektrisk energi under de senaste fem åren. En typisk piezoelektrisk energi skördare är en enmorf eller en bimorf cantilever ligger på en vibrerande värdstruktur, att generera elektrisk energi från bas excitations. Flera författare har undersökt modellering av ogenomträngliga piezoelektriska energiskördare under grundexcitering. De befintliga matematiska modellerna sträcker sig från elementära engradiga frihetsmodeller till ungefärliga distribuerade parameterlösningar i betydelsen Rayleigh-Ritz diskretisering samt analytiska lösningsförsök med vissa förenklingar. Nyligen har författarna presenterat den slutna formen analytiska lösning för en enmorf cantilever under bas excitation baserat på Euler-Bernoulli beam antaganden. I detta papper, den analytiska lösningen appliceras på bimorf cantilever konfigurationer med serie och parallella anslutningar av piezoceramiska skikt. Basexcitationen antas vara en översättning i tvärriktningen med en överinställd liten rotation. De slutna steady state-svarsuttrycken erhålls för harmoniska excitationer vid godtyckliga frekvenser, som sedan reduceras till enkla men exakta enstegsuttryck för modala excitationer. De elektromekaniska frekvenssvarsfunktioner (FRF) som relaterar spänningsutgången och vibrationssvaret till translationell och rotationsbasaccelerationer identifieras från lösningarna med flera steg och med ett enda steg. Experimentell validering av enstegskopplade spänningsutgångs- och vibrationssvarsuttryck presenteras för en bimorf cantilever med en spetsmassa. Det noteras att de slutna enformiga FRF-modeller som erhålls från den analytiska lösningen med framgång kan förutsäga den kopplade systemdynamiken för ett brett spektrum av elektrisk belastningsbeständighet. Bimorfanordningens prestanda analyseras i stor utsträckning för korta kretsar och resonansexcitationer med öppna kretsar och modellens noggrannhet visas i samtliga fall.
Erturk och Inman REF presenterade den slutna analytiska lösningen för en enmorf cantilever baserad på Euler-Bernoullis antaganden.
An experimentally validated bimorph cantilever model for piezoelectric energy harvesting from base excitations
{'venue': None, 'journal': 'Smart Materials and Structures', 'mag_field_of_study': ['Materials Science']}