پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شماره‌ها | 414 |
| تعداد مقالات | 5,484 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,038,660 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,306,603 |
تأثیر بار مقاومتی روی دینامیک آشوبناک یک برداشت‌کننده انرژی پیزوالکتریک غیرخطی با متوقف‌کننده‌های الاستیک | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 12 خرداد 1404 | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2025.24100.7840 | ||
| نویسندگان | ||
| رضا ابراهیمی* 1؛ مهدی قاسمی ورنامخواستی2 | ||
| 1استادیار گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یاسوج | ||
| 2استاد مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران | ||
| چکیده | ||
| اخیراً، تبدیل انرژی ارتعاشات محیط به انرژی الکتریکی مفید توسط برداشت‌کننده‌ها، توجه زیادی را به خود جلب کرده است که ناشی از کاربرد آن در خودتوان نمودن حسگرهای بدون سیم است. برداشت‌کننده‌های انرژی پیزوالکتریک معمولاً با متوقف‌کننده‌های الاستیک مجهز می‌شوند تا هنگامی که سازه در حال ارتعاش، در معرض بیشبارهای ناگهانی قرار می‌گیرد، از آسیب به لایه پیزوالکتریک جلوگیری نمایند. هرچند، متوقف‌کننده‌های الاستیک نیروهای تکه‌ای غیرخطی را ایجاد می‌کنند که منجر به پاسخ ولتاژ نامنظم سیستم می‌شوند. بنابراین در این مقاله، بار مقاومتی به عنوان پارامتر کنترلی برای افزایش محدوده پاسخ ولتاژ پریودیک و اجتناب از وقوع پاسخ نامنظم یک برداشت‌کننده انرژی ارتعاشی پیزوالکتریک دو جهته با متوقف‌کننده‌های الاستیک، استفاده شده است. معادلات الکترومکانیکال حاکم استخراج گردیده و با روش رانج – کوتا حل شده‌اند. پاسخ دینامیک غیرخطی با استفاده از نمودار دوشاخگی، صفحه فاز، نمودار طیف توان و نقشه پوانکاره تحلیل شده است. برای اعتبارسنجی نتایج شبیه‌سازی، آزمایش‌هایی نیز انجام شده است. رفتارهای غیرخطی متنوعی از جمله پاسخ‌های چندپریودیک و آشوبناک مشاهده شده است که تحت تاثیر بار مقاومتی قرار دارند. همچنین نتایج نشان داد که مقادیر بالاتر بار مقاومتی می‌تواند منجر به محدوده گسترده‌تری از پاسخ‌های پریودیک سیستم شود. نتایج این مطالعه می‌تواند راهکارهایی را برای بهینه‌سازی پارامترهای سیستم مطابق با شرایط ارتعاشی محیط‌های مختلف ارائه نماید. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| پیزوالکتریک؛ برداشت‌کننده انرژی دوجهته؛ تست ارتعاشی؛ آشوب؛ متوقف‌کننده‌های الاستیک | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Resistive load effect on the chaotic dynamic of a nonlinear piezoelectric energy harvester with elastic stoppers | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Reza Ebrahimi1؛ Mahdi Ghasemi-Varnamkhasti2 | ||
| 1Assistant professor of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Yasouj University, | ||
| 2Professor, Mechanical Engineering of Biosystem, Shahrekord University, Shahrekord, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Recently, converting ambient vibrational energy into useful electric energy through energy harvesters has been attracted worldwide attention due to its application in realizing self-powered operation of wireless sensors. Piezoelectric energy harvesters are usually equipped with elastic stoppers to prevent damage to the piezoelectric layer when the oscillating structure is attacked by sudden overloads. However, elastic stoppers cause nonlinear piecewise forces, which can lead to irregular voltage response of the system. So, in this paper, the resistive load is used as the control parameter to increase range of periodic voltage and avoid the appearance of irregular response of a bi-directional piezoelectric vibration energy harvester with the elastic stoppers. The governing electromechanical equations are extracted and solved by the Runge–Kutta method. The nonlinear dynamic response is analyzed using bifurcation plot, phase plane, power spectrum plot and Poincaré map. In order to validate simulation results, experiments have been carried out. Various nonlinear behaviors such as multi periodic and chaotic responses are observed, which are affected by the resistive load. Also, the results show that a higher value of resistive load can lead to a wider range of periodic responses of the system. The results of this study can provide a methodology to optimize system parameters according to vibration conditions of different environments. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Piezoelectric, Bi-directional energy harvesting, Vibrational test, Chaos, Elastic stoppers | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 16 |
||