Evaluation and validation of a multiphysics finite element model for a piezoelectric energy harvester
Notice bibliographique
Résumé
This study explores the applicability of the multiphysics finite element method to model a piezoelectric energy harvester. The piezoelectric energy harvester under consideration consists of a stainless-steel cantilever beam attached to a piezoelectric ceramic patch. Two configurations were considered: one without a proof mass and one with a proof mass. COMSOL Multiphysics software is used to simultaneously model three physics: solid mechanics, electrostatics, and electrical circuit physics. Several key relationships were investigated to predict the behaviour of the piezoelectric energy harvester. The effects of the electrical load resistance and proof mass on the performance of a piezoelectric energy harvester were evaluated. Experimental testing was conducted to validate the results obtained using the finite element model. Overall, the results from the finite element model closely matched those from the experimental testing. It was found that increasing the load resistance of the piezoelectric energy harvester caused an increase in voltage across the load resistor, and matching the impedance yielded the maximum power output. Increasing the proof mass reduces the fundamental frequency, which results in an increase in the displacement transmissibility and impedance-matched resistance. The study shows that the multiphysics finite element method is effective for modelling piezoelectric energy harvesters.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| 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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».