延伸简单支梁压电能量收割机的设计和分析
Wei-Jiun Su1, Chu-Hsiang Tseng1
1Department of Mechanical Engineering, National Taiwan University, No. 1, Sec. 4, Roosevelt Rd., Taipei 10617, Taiwan.
一种新的压电能量收割机设计通过使用延长的简单支梁来提高效率. 这种新设计显著提高了输出功率,并减少了排位,相比传统的悬臂收割机.
科学领域:
- 收集能源 收集能源
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 吊式压电式能源收割机由于尖端移位很大,因此遭受不均的应变分布和大工作空间要求.
- 这些局限性阻碍了它们的整体收获效率和实际应用.
研究的目的:
- 提出和验证一种新的压电能量收割机设计,可以克服传统悬臂设计的局限性.
- 提高菌株分布,减少尖端位移,以提高能量采集性能.
主要方法:
- 基于欧勒-伯努利束理论的理论模型的开发,用于扩展简单支束压电能量收割机.
- 通过原型制造和测试进行实验验证.
- 参数研究包括调整延伸束长度,尖端质量,并包含扭矩弹和压力预负载.
主要成果:
- 拟议的设计将输出功率提高86%,并将尖端位移减少63.2%,相比于传统的悬臂收割机.
- 较短的延长束和增加的尖端质量保持共振频率,同时改善应变分布和输出电压.
- 模拟表明,扭转弹和压缩预负载通过促进均的应变分布,显著影响输出电压.
结论:
- 延长的简单支梁压电能量收割机提供了显著的性能改进比传统的悬臂设计.
- 优化延伸束,尖端质量,并结合诸如扭矩弹和压缩预负载之类的特性,是最大限度地提高能源采集效率的有效策略.
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