Optimized piezoelectric energy harvesters for performance robust operation in periodic vibration environments
Optimized piezoelectric energy harvesters for performance robust operation in periodic vibration environments
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优化的压电能量收集器可在周期性振动环境中实现稳健运行
DOI：
10.1117/12.2514041
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Harne, Ryan L.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Cai, Wen;Harne, Ryan L.
具有宽频率范围、长寿命和高输出功率的能量采集器优选用作无线设备的电源。为了指导能量采集平台的设计，首先基于Euler-Bernoulli梁理论建立了层合梁的分析模型，预测了系统在基础加速度和可调磁力作用下的非线性响应.在实验验证之后，基于遗传算法的多目标优化考虑了如何通过操纵非线性能量采集器的设计来提高高性能的频率范围、降低峰值应变水平以及最大化输出功率。优化结果表明，当综合考虑这三个方面时，略微单稳态的结构是上级的。
Energy harvesters with wide frequency range, long lifetime, and high output power are preferred to serve as power supplies for wireless devices. Motivated to guide the design of a robust energy harvesting platform, an analytical model based on the Euler-Bernoulli beam theory for a laminated beam is first presented to predict the nonlinear response of the system when subjected to harmonic base acceleration and tunable magnetic forces. Following experimental validation, a multi-objective optimization based on a genetic algorithm considers how to improve the frequency range of high performance, decrease peak strain level, and maximize output power by manipulating the design of the nonlinear energy harvester. The optimization results indicate that a slightly monostable configuration is superior when taking all three aspects into consideration.
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