Topology Optimization of Piezoelectric Phononic Crystals for Energy Harvesting and Vibration Reduction

拓扑优化 压电 振动 能量收集 拓扑(电路) 还原(数学) 材料科学 悬臂梁 能量转换 能量(信号处理) 声学 约束(计算机辅助设计) 最优化问题 应变能 振动控制 能量转换效率 能量最小化 压电传感器 结构工程 带隙 约束优化 电子工程 模态分析 机械能 缩小
作者
L I Y I Liao,Song Yao,Xing Chen,Yingli Li
出处
期刊:Advanced theory and simulations [Wiley]
卷期号:9 (5)
标识
DOI:10.1002/adts.70408
摘要

ABSTRACT To effectively recover and utilize vibration energy from phononic crystals (PnCs) under external loads, this paper proposes a topology optimization method for designing piezoelectric PnCs to achieve simultaneous energy harvesting and vibration attenuation. The proposed method maximizes the band gap (BG) width while satisfying a prescribed energy conversion efficiency for piezoelectric structures. Within the floating projection topology optimization framework, the reciprocal of energy conversion efficiency is adopted as a constraint to characterize piezoelectric performance. Strain energy constraints are further introduced to ensure load‐bearing capacity and enhance optimization convergence. Then, the physical mechanism underlying the trade‐off between BG width and energy conversion efficiency is analyzed using energy distribution visualizations. A rational balance among piezoelectric performance, strain energy, and volume fraction constraints is achieved to improve the overall structural performance. Finally, the effectiveness of the method is validated through numerical investigations of piezoelectric response and wave propagation behaviors in finite periodic cantilever structures.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
在水一方应助derrickZ采纳,获得10
刚刚
风清扬发布了新的文献求助10
1秒前
大模型应助叶子采纳,获得10
1秒前
2秒前
3秒前
CornellRong发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
大方的小虾米完成签到,获得积分10
5秒前
raner发布了新的文献求助10
6秒前
栩墨完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
海海发布了新的文献求助10
8秒前
MP应助机智的寒天采纳,获得30
10秒前
11秒前
11秒前
14秒前
小可发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
16秒前
阳光襄完成签到,获得积分10
17秒前
欢喜发布了新的文献求助20
17秒前
砖砖完成签到,获得积分20
17秒前
哈哈哈发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
快乐战神没烦恼完成签到,获得积分10
17秒前
莫晓岚发布了新的文献求助10
18秒前
CipherSage应助CornellRong采纳,获得10
20秒前
20秒前
砖砖发布了新的文献求助10
20秒前
20秒前
文澜清禾完成签到 ,获得积分10
20秒前
Li梨发布了新的文献求助10
23秒前
HYM给HYM的求助进行了留言
23秒前
隐形曼青应助旺仔先生采纳,获得10
24秒前
24秒前
打打应助龙弟弟采纳,获得10
24秒前
文静的海发布了新的文献求助10
25秒前
Li发布了新的文献求助10
25秒前
25秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
Adhesion Science: Principles & Practice 800
The Graphene Handbook (2019 Edition) 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
IEST-RP-CC018: Cleanroom Cleaning and Sanitization: Operating and Monitoring Procedures 600
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6528477
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8321555
关于积分的说明 17814825
捐赠科研通 5630121
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2930814
邀请新用户注册赠送积分活动 1907506
关于科研通互助平台的介绍 1766841