An analytic study of vibrational energy harvesting using piezoelectric tiles in stairways subjected to human traffic

多谐振荡器 能量收集 非线性系统 压电 海军 功率(物理) 导线 能量(信号处理) 堆栈(抽象数据类型) 声学 计算机科学 物理 电气工程 工程类 热力学 电压 法学 大地测量学 量子力学 地理 程序设计语言 政治学
作者
Connor Edlund,Subramanian Ramakrishnan
出处
期刊:European Journal of Applied Mathematics [Cambridge University Press]
卷期号:30 (5): 968-985 被引量:12
标识
DOI:10.1017/s095679251800058x
摘要

This work investigates analytically, the use of piezoelectric tiles placed on stairways for vibrational energy harvesting – harnessing electrical power from natural vibrational phenomena – from pedestrian footfalls. While energy harvesting from pedestrian traffic along flat pathways has been studied in the linear regime and realised in practical applications, the greater amounts of energy naturally expended in traversing stairways suggest better prospects for harvesting. Considering the characteristics of two types of commercially available piezoelectric tiles – Navy Type III and Navy Type V – analytical models for the coupled electromechanical system are formulated. The harvesting potential of the tiles is then studied under conditions of both deterministic and carefully developed random excitation profiles for three distinct cases: linear, monostable nonlinear and an array of monostable nonlinear tiles on adjacent steps with linear coupling between them. The results indicate enhanced power output when the tiles are: (1) placed on stairways, (2) uncoupled and (3) subjected to excitation profiles with stochastic frequency. In addition, the Navy Type V tiles are seen to outperform the Navy Type III tiles. Finally, the strongly nonlinear regime outperforms the linear one suggesting that the realisation of commercially available piezoelectric tiles with appropriately tailored nonlinear characteristics will likely have a significant impact on energy harvesting from pedestrian traffic.

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
绿光之城发布了新的文献求助10
1秒前
hush完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
星辰大海应助柯擎汉采纳,获得10
3秒前
Xjing完成签到,获得积分20
5秒前
丁爽完成签到,获得积分10
7秒前
蓝天发布了新的文献求助10
7秒前
种子完成签到,获得积分10
8秒前
wy.he应助胖虎采纳,获得30
8秒前
9秒前
9秒前
流歌完成签到,获得积分20
9秒前
NexusExplorer应助MLJ采纳,获得10
10秒前
10秒前
科研通AI6.2应助沧海泪采纳,获得10
10秒前
今后应助此时此刻采纳,获得10
10秒前
Akim应助超级的鹏涛采纳,获得10
11秒前
小昏发布了新的文献求助10
12秒前
fabian完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
14秒前
胡萝贝完成签到,获得积分10
14秒前
123444发布了新的文献求助10
14秒前
珍宝发布了新的文献求助10
14秒前
Alanni完成签到 ,获得积分10
16秒前
16秒前
可爱的函函应助123444采纳,获得10
17秒前
西西发布了新的文献求助10
17秒前
18秒前
18秒前
完美世界应助李,,,,采纳,获得10
19秒前
79发布了新的文献求助10
19秒前
20秒前
21秒前
yuuu发布了新的文献求助10
21秒前
科研民工完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
22秒前
柯擎汉发布了新的文献求助10
24秒前
此时此刻发布了新的文献求助10
27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
晶种分解过程与铝酸钠溶液混合强度关系的探讨 8888
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
The Sage Handbook of Digital Labour 600
汪玉姣:《金钱与血脉:泰国侨批商业帝国的百年激荡(1850年代-1990年代)》(2025) 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 6415121
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8234109
关于积分的说明 17485274
捐赠科研通 5468084
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2889000
邀请新用户注册赠送积分活动 1865888
关于科研通互助平台的介绍 1703553