Theoretical and experimental research on a Quasi-Zero-Stiffness-Enabled nonlinear piezoelectric energy harvester

能量收集 压电 非线性系统 振动 机电耦合系数 能量(信号处理) 验证质量 功率(物理) 能量转换 刚度 声学 机械能 电势能 材料科学 计算机科学 物理 复合材料 量子力学 热力学
作者
Tingting Chen,Kai Wang,Cheng Li,Hongbin Pan,Haichao Cui,Jiaxi Zhou
出处
期刊:Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation [Elsevier BV]
卷期号:133: 107863-107863 被引量:21
标识
DOI:10.1016/j.cnsns.2024.107863
摘要

Piezoelectric material provides a convenient and efficient avenue to convert ambient vibration energy into electrical energy to power wireless sensor network nodes of Internet of Things. However, the design of effective ultralow-frequency and low-amplitude harvesters using piezoelectric materials remains a challenge. To address this challenging problem, this paper devises a quasi-zero-stiffness-enabled (QZSE) piezoelectric energy harvester based on a geometrical nonlinear structure. The basic configuration and operation principles of the QZSE piezoelectric energy harvester ware elaborated firstly, then the nonlinear electromechanical coupling equation is derived, whose solution informs on both the dynamic and electrical responses of the harvester. The electromechanical-coupled equations are solved with the aid of the fourth-order Runge-Kutta algorithm. The energy harvesting performance is then investigated with respect to the parameter effects of excitation, damping and proof mass. For validating numerical results and demonstrating the advantages of the proposed design, a prototype is fabricated and experimentally tested. The results confirm the ability of the QZSE piezoelectric energy harvester in producing effective vibration-to-electricity energy conversion in ultralow frequency range. This study provides new impetus to energy harvesting from ultralow frequency ambient vibration using piezoelectric materials.
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
受伤雨南发布了新的文献求助10
1秒前
ning完成签到,获得积分10
1秒前
勤奋的绝义完成签到,获得积分10
2秒前
所所应助阔达的心情采纳,获得10
2秒前
DW应助LL采纳,获得10
3秒前
3秒前
喵笙之夜完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
LTT完成签到,获得积分10
4秒前
aa完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
5秒前
依然完成签到,获得积分10
5秒前
mzs完成签到,获得积分10
5秒前
我是老大应助赵YY采纳,获得10
5秒前
6秒前
DW应助kamisama采纳,获得10
6秒前
7秒前
传奇3应助狄绮采纳,获得10
7秒前
科研眼镜蛇完成签到,获得积分10
7秒前
桥桥发布了新的文献求助10
8秒前
华仔应助坚定的诗双采纳,获得10
8秒前
8秒前
Di发布了新的文献求助30
8秒前
Cherry发布了新的文献求助10
8秒前
孟一完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
10秒前
香蕉觅云应助受伤雨南采纳,获得10
10秒前
11秒前
老实憨厚发布了新的文献求助10
11秒前
含蓄觅山发布了新的文献求助10
14秒前
Troye发布了新的文献求助10
14秒前
ergatoid发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
脑洞疼应助zwy采纳,获得10
15秒前
16秒前
科研通AI2S应助轻松的路灯采纳,获得10
17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
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
A Psychological Understanding of Criticism and Mental Health 600
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7752031
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9299224
关于积分的说明 20251093
捐赠科研通 7334298
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3310097
关于科研通互助平台的介绍 2461526
邀请新用户注册赠送积分活动 2322867