Modeling and identification of electro-elastic nonlinearities in ultrasonic power transfer systems
Modeling and identification of electro-elastic nonlinearities in ultrasonic power transfer systems
复制标题
超声功率传输系统中电弹性非线性的建模和识别
DOI：
10.1007/s11071-019-04959-x
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发表时间：
2019
影响因子：
5.6
通讯作者：
Shahab, Shima
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Meesala, Vamsi C.;Hajj, Muhammad R.;Shahab, Shima
我们建立了一个非线性非保守的数学框架的声电弹性动力学的压电光盘的响应，以高层次的声激励的背景下，超声声能量转移。进行非线性参数识别以估计代表非线性压电系数的参数。该识别是基于利用动态致动下的厚度模式下操作的磁盘的振动响应。利用广义汉密尔顿原理，导出了压电接收器在声激励下的非线性电弹耦合控制方程。多尺度的方法是用来获得一个近似的解决方案，形成的基础上，参数识别。然后通过实验验证所确定的系数。改变这些系数的非线性响应，最佳的电阻性电负载，和发电特性的接收器的影响进行了研究。
We establish a nonlinear non-conservative mathematical framework for the acoustic-electro-elastic dynamics of the response of a piezoelectric disk to high-level acoustic excitation in the context of ultrasound acoustic energy transfer. Nonlinear parameter identification is performed to estimate the parameters representing nonlinear piezoelectric coefficients. The identification is based on exploiting the vibrational response of the disk operating in the thickness mode under dynamic actuation. The nonlinearly coupled electro-elastic governing equations, for the piezoelectric receiver subjected to acoustic excitation, are derived using the generalized Hamilton’s principle. The method of multiple scales is used to obtain an approximate solution that forms the basis for parameter identification. The identified coefficients are then experimentally validated. The effects of varying these coefficients on the nonlinear response, optimal resistive electrical loading, and power generation characteristics of the receiver are investigated.
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