مطالعه عملکرد برداشت کننده انرژی پیزوالکتریکی دارای غیرخطینگی های هندسی، میرایی و مادی با استفاده از روش مقیاس های زمانی چندگانه

یکی از روش های مناسب برداشت انرژی از ارتعاشات مکانیکی موجود در محیط، استفاده از سیستم های پیزوالکتریکی است. در این مقاله مدل یک درجه آزادی برداشت کننده انرژی پیزوالکتریکی به صورت تیر یک سر گیردار تک لایه مورد بررسی قرار گرفته است. ضریب سختی، میرایی و کوپلینگ الکترومکانیکی غیرخطی در مدلسازی مذکور لحاظ شده است. دستگاه معادلات حاکم بر سیستم پس از بی بعد سازی به روش مقیاس های زمانی چندگانه حل شده است. ابتدا با درنظر گرفتن یک جمله از بسط فرض شده برای پاسخ ها تاثیر کلیه پارامترهای غیرخطی بر منحنی پاسخ فرکانسی مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد درنظر گرفتن یک جمله از پاسخ، تاثیر ضریب میرایی غیرخطی را بر دامنه حرکت جسم و توان تولیدی در مصرف کننده درست ارزیابی می نماید. افزایش این ظریب سبب کاهش دامنه فرکانس تحریک و بیشینه توان تولیدی می شود. اما اثر ضریب سختی و کوپلینگ غیرخطی با فرض تنها یک جمله از پاسخ منطقی به نظر نمی رسد زیرا در این حالت، ماکزیمم دامنه و توان تولیدی مستقل از ضرایب غیرخطی می شود. به همین جهت درنظر گرفتن لااقل دو جمله از پاسخ ضروری است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که افزایش ضریب سختی غیرخطی سبب افزایش رنج فرکانسی و ماکزیمم توان برداشت شده می شود. وجود ضریب کوپلینگ غیرخطی در معادلات باعث افزایش سختی و کاهش کرنش تیر و در نتیجه کاهش توان می باشد.