Nonlinear Dynamic Modeling and Optimum Electric Power Determination in Energy Harvesting by Bimorph Piezoelectric Cantilever

Message:
Article Type:
Research/Original Article (دارای رتبه معتبر)
Abstract:
In recent years, researches on energy harvesting by piezoelectric ceramics have increased. Generally, linear electromechanical constitutive equations have been utilized to model the behavior of piezoelectric based harvester. But, the linear modeling shows erroneous output for high amplitude and frequency inputs. In these cases, due to nonlinear material behavior, the nonlinear modeling should be carried out. In this paper, the nonlinear behavior and optimum response of a symmetric bimorph cantilever under the base excitation is studied. Electromechanical formulation is based on the Euler-Bernoulli beam theory. A proposed nonlinear enthalpy is used to model the nonlinear dynamic using Lagrange equations. Applying the multiple scale perturbation method, the nonlinear coefficients are identified experimentally (μ ̅_1=3.0090×〖10〗^16 and _1=-4.5804×〖10〗^20 ). Then, nonlinear behavior of harvester has been analyzed considering generated voltage, current and beam deflection. Finally, using the results of Power FRF, the optimum load resistance is achieved to maximize the generated power (R_l=177.828 kΩ).
Language:
Persian
Published:
Iranian Journal of Mechanical Engineering, Volume:23 Issue: 3, 2022
Pages:
178 to 200
magiran.com/p2410759  
دانلود و مطالعه متن این مقاله با یکی از روشهای زیر امکان پذیر است:
اشتراک شخصی
با عضویت و پرداخت آنلاین حق اشتراک یک‌ساله به مبلغ 1,390,000ريال می‌توانید 70 عنوان مطلب دانلود کنید!
اشتراک سازمانی
به کتابخانه دانشگاه یا محل کار خود پیشنهاد کنید تا اشتراک سازمانی این پایگاه را برای دسترسی نامحدود همه کاربران به متن مطالب تهیه نمایند!
توجه!
  • حق عضویت دریافتی صرف حمایت از نشریات عضو و نگهداری، تکمیل و توسعه مگیران می‌شود.
  • پرداخت حق اشتراک و دانلود مقالات اجازه بازنشر آن در سایر رسانه‌های چاپی و دیجیتال را به کاربر نمی‌دهد.
دسترسی سراسری کاربران دانشگاه پیام نور!
اعضای هیئت علمی و دانشجویان دانشگاه پیام نور در سراسر کشور، در صورت ثبت نام با ایمیل دانشگاهی، تا پایان فروردین ماه 1403 به مقالات سایت دسترسی خواهند داشت!
In order to view content subscription is required

Personal subscription
Subscribe magiran.com for 70 € euros via PayPal and download 70 articles during a year.
Organization subscription
Please contact us to subscribe your university or library for unlimited access!