Broadband piezoelectric vibration energy harvesting using a nonlinear energy sink
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Notice bibliographique
Résumé
Abstract A piezoelectric vibration energy harvester (PVEH) is capable of converting waste or undesirable ambient vibration energy into useful electric energy. However, conventional PVEHs typically work in a narrow frequency range, leading to low efficiency in practical application. This work proposes a PVEH based on the principle of the nonlinear energy sink (NES) to achieve broadband energy harvesting. An alternating current circuit with a resistive load is first considered in the analysis of the dynamic properties and electric performance of the NES-based PEVH. Then, a standard rectifying direct current (DC) interface circuit is developed to evaluate the DC power from the PVEH. To gain insight into the NES mechanism involved, approximate analysis of the proposed PVEH systems under harmonic excitation is sought using the mixed multi-scale and harmonic balance method and the Newton–Raphson harmonic balance method. In addition, an equivalent circuit model (ECM) of the electromechanical system is derived and circuit simulations are conducted to explore and validate the energy harvesting and vibration absorption performance of the proposed NES-based PVEH. The response is also compared with that obtained by direct numerical integration of the equations of motion. Finally, the optimal resistance to obtain the maximum DC power is determined based on the Newton–Raphson harmonic balance method and validated by the ECM. In general, the NES-based PVEH can absorb the vibration from the primary structure and collect electric energy within a broad frequency range effectively.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle