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 热力学 量子力学
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]
卷期号:133: 107863-107863 被引量:1
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
美满的鲂发布了新的文献求助20
刚刚
Polaris完成签到,获得积分10
刚刚
2秒前
3秒前
4秒前
Polaris发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
7秒前
淡定的傲玉完成签到 ,获得积分10
8秒前
Zeal发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
9秒前
10秒前
wangzai111完成签到,获得积分10
10秒前
wangjiahui完成签到,获得积分10
11秒前
倩Q完成签到,获得积分10
12秒前
wangjiahui发布了新的文献求助10
13秒前
我是大兴发布了新的文献求助10
14秒前
乐乐应助1111采纳,获得10
14秒前
yjwang发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
Azure完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
Nina发布了新的文献求助200
17秒前
醉熏的含桃完成签到,获得积分10
18秒前
李健的小迷弟应助小核桃采纳,获得10
20秒前
高万发布了新的文献求助10
21秒前
Catalina完成签到,获得积分10
22秒前
Wilddeer完成签到 ,获得积分10
22秒前
我是大兴完成签到,获得积分10
23秒前
顾矜应助liuUU采纳,获得10
23秒前
27秒前
brianzk1989完成签到,获得积分10
27秒前
29秒前
小田发布了新的文献求助10
29秒前
坦率斑马完成签到,获得积分10
31秒前
小66发布了新的文献求助10
33秒前
赫连紫发布了新的文献求助10
33秒前
yi发布了新的文献求助20
34秒前
鱼0306完成签到,获得积分10
35秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2000
Bayesian Models of Cognition:Reverse Engineering the Mind 800
Essentials of thematic analysis 700
A Dissection Guide & Atlas to the Rabbit 600
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 568
Внешняя политика КНР: о сущности внешнеполитического курса современного китайского руководства 500
Revolution und Konterrevolution in China [by A. Losowsky] 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3123018
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2773507
关于积分的说明 7718023
捐赠科研通 2429087
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1290140
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 621713
版权声明 600220