A unified nonlinear model of piezoelectric cantilever beams with complex geometries for energy harvesting applications
Notice bibliographique
Résumé
Abstract It is generally known that piezoelectric material is inherently nonlinear. This nonlinearity is more apparent at high vibration amplitudes, which are generally present in a number of energy harvesting applications such as high-power machine tools, subway vehicles, aircraft engines and rotors. The effect of nonlinearity in piezoelectric energy harvesters (PEHs) implemented for these applications needs to be assessed and well understood. The purpose of this article is to model the material nonlinearities for a piezoelectric cantilever consisting of complex geometries. The geometries modeled in this work include morphological configurations (unimorph and bimorph), tapered beam profiles, partial piezoelectric layer coverage and tip mass. Within the existing literature, several geometry-specific nonlinear models are provided for the piezoelectric cantilever which makes the study of complex designs difficult. In this work, a generalized method is developed by incorporating the transfer matrix method. The nonlinear governing equations of the piezoelectric cantilever are generalized to include higher-order nonlinear terms until n th order. The governing equations are derived by utilizing the nonlinear piezoelectric constitutive equations in the extended Hamilton’s principle and a numerical Ordinary Differential Equation solver is used to obtain the PEH output. The nonlinear model is validated using finite element model, literature and experiments conducted on a bimorph PEH sample. It is found that nonlinear response of PEH is attributed to material nonlinearity and the contribution of higher-order nonlinear terms is significant.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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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 ».