بررسی رفتار برداشت کننده انرژی غیرخطی دوپایا

در این مقاله پهنای باند موثر در یک برداشت کننده الکترومکانیکی با تابع پتانسیل دوپایا مورد بررسی قرار گرفته است. پیکربندی برداشت‌کننده به صورت تیر یکسر گیردار بوده که لایه‌های پیزوالکتریک به دو سمت آن چسبانده شده‌اند. مجموعه تحت ارتعاش پایه سینوسی قرار گرفته و یک نیروی محوری به انتهای آن وارد می‌شود. بزرگی نیروی محوری به حدی است که سیستم دچار پس‌کمانش شده و تابع پتانسیل آن به صورت دوپایا در می‌آید. تیر به صورت اویلربرنولی غیرخطی مدل‌سازی شده و روابط حاکم بر آن با استفاده از معادلات لاگرانژ استخراج می‌شوند.در ادامه معادلات دیفرانسیل جزئی با روش مد‌های مفروض گسسته‌سازی گشته و معادلات دیفرانسیل حاصله با روش میانگین‌گیری مختلط حل و نتایج با حل عددی مقایسه شده‌اند. جاذب‌های مختلف مانند جاذب‌های تناوبی، شبه تناوبی و آشوبناک شناسایی شده و نواحی مختلف فرکانسی مرتبط با آن‌ها مشخص می‌شود. با استفاده از روش نیمه تحلیلی مرز نواحی مختلف در فضای شتاب پایهفرکانس پیش‌بینی شده است. در انتها رفتار تناوبی سیستم‌های تک مد و چند مد بررسی و مقایسه شده‌اند. نشان داده شده است که سیستم تک مد پیش‌بینی مناسبی از رفتار سیستم ارائه نمی‌دهد.

Response regime of nonlinear bistable energy harvester

The effective bandwidth of a bistable electromechanical energy harvester is investigated. The Harvester rsquo;s configuration is in the form of a cantilever beam in which the piezoelectric layers are attached on its two sides. The whole device undergoes sinusoidal base excitation. In addition an axial force is applied to the end of the beam. Postbuckling is caused by this force and system becomes bistable. The cantilever beam is modeled as a nonlinear EulerBernoulli beam and equations of motion are generated using Lagrangian method. The equations then discretize via Assumed Mode method and governing equations are solved via Complexification Averaging solution and compared with numerical results. Different attractors such as periodic, quasiperiodic and chaotic attractors are detected and their relative frequency domains are identified. Using semisolution method, boundaries of different areas plotted in the base excitationfrequency domain. Finally, Unimodal and multimodal cases are studied and compared with each other. It is shown that the unimodal solution does not predict the behavior of the system correctly.