Coupled dynamic and piezoelectric response of RPEHs embedded in road under traffic load via multiscale finite element models

压电 有限元法 能量收集 电压 传感器 电阻抗 压电传感器 路基 刚度 结构工程 压力(语言学) 声学 能量(信号处理) 材料科学 工程类 电气工程 物理 哲学 量子力学 语言学
作者
Peng Wang,Jiayao Pan,Jun Wang,Li Shi,Jianfeng Wu
出处
期刊:Smart Materials and Structures [IOP Publishing]
卷期号:32 (10): 105016-105016 被引量:3
标识
DOI:10.1088/1361-665x/acf41f
摘要

Abstract Road Piezoelectric Energy Harvesting Systems (RPEHs) effectively collect and convert mechanical energy from road surface into electrical energy for intelligent traffic guidance and monitoring. To accurately evaluate the energy harvesting efficiency of RPEHs under traffic loads and road conditions, a multiscale finite element model of traffic load-road-RPEHs is developed. The model encompasses a encapsulated stacked piezoelectric transducer embedded in an large-scale road model. This approach addresses the limitations of previous studies that neglected the effect of RPEHs structure on the dynamic and piezoelectric response. The large-scale model provides the dynamic response of RPEHs for an independent small-scale model of the stacked piezoelectric transducer to enable coupled dynamic and piezoelectric behavior. Furthermore, a piezoelectric output theory considering the loss impedance is formulated. Combining this theory with the open-circuit voltage obtained from the multiscale models, we determine the output voltage and power of RPEHs under various conditions, such as vehicle speeds, axle weights, burial depths. The results demonstrate that the loss impedance undergoes significant changes under different conditions, exerting a substantial impact on the output of RPEHs, which should be considered during analysis. RPEHs positioned closer to the road surface produce higher output but also exhibit increased stress concentration. The pavement modulus is inversely proportional to the piezoelectric output, while the subgrade modulus has a comparatively smaller impact due to the stiffness of RPEHs.

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
轻松的曼凡完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
领导范儿应助muBai嘎嘎牛采纳,获得10
2秒前
研小通完成签到,获得积分10
2秒前
我是老大应助AoAoo采纳,获得10
2秒前
阿呆盘阿瓜完成签到 ,获得积分10
3秒前
heiye完成签到,获得积分10
3秒前
赵一完成签到,获得积分10
3秒前
美满的凝丝完成签到,获得积分10
3秒前
机械腾完成签到,获得积分10
3秒前
坚定的诗双完成签到,获得积分10
4秒前
无敌淀粉肠完成签到,获得积分10
5秒前
大猫爪草完成签到,获得积分10
5秒前
Bean完成签到,获得积分10
5秒前
wangcw完成签到 ,获得积分10
6秒前
骨头完成签到,获得积分10
6秒前
落幕熊猫完成签到,获得积分10
6秒前
wuyi完成签到,获得积分10
6秒前
hkky发布了新的文献求助10
6秒前
Singularity完成签到,获得积分0
6秒前
被迫躺平的卷王完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
想上博2027发布了新的文献求助10
7秒前
shadow完成签到,获得积分10
7秒前
rainbow完成签到 ,获得积分10
7秒前
雪白的山河完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
8秒前
紫色哀伤完成签到,获得积分10
8秒前
开朗的向日葵完成签到,获得积分10
9秒前
咩咩完成签到,获得积分10
9秒前
小黄花完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
丫丫完成签到,获得积分10
10秒前
小小邹完成签到,获得积分10
10秒前
Yuan完成签到,获得积分0
10秒前
俭朴的一曲完成签到,获得积分10
11秒前
尊敬的小土豆完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
不知名网友完成签到,获得积分10
13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
Salmon nasal cartilage-derived proteoglycan complexes influence the gut microbiota and bacterial metabolites in mice 2000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1500
Cowries - A Guide to the Gastropod Family Cypraeidae 1200
ON THE THEORY OF BIRATIONAL BLOWING-UP 666
Signals, Systems, and Signal Processing 610
“美军军官队伍建设研究”系列(全册) 500
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 6384480
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8197412
关于积分的说明 17335311
捐赠科研通 5438064
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2876006
邀请新用户注册赠送积分活动 1852541
关于科研通互助平台的介绍 1696940