مطالعه عملکرد برداشت کننده انرژی پیزوالکتریکی دارای غیرخطینگی های هندسی، میرایی و مادی با استفاده از روش مقیاس های زمانی چندگانه

یکی از روش‌های مناسب برداشت انرژی از ارتعاشات مکانیکی موجود در محیط، استفاده از سیستم‌های پیزوالکتریکی است. در این مقاله مدل یک درجه آزادی برداشت کننده انرژی پیزوالکتریکی به صورت تیر یک سر گیردار تک لایه مورد بررسی قرار گرفته است. ضریب سختی، میرایی و کوپلینگ الکترومکانیکی غیرخطی در مدلسازی مذکور لحاظ شده است. دستگاه معادلات حاکم بر سیستم پس از بی بعد سازی به روش مقیاس‌های زمانی چندگانه حل شده است. ابتدا با درنظر گرفتن یک جمله از بسط فرض شده برای پاسخ‌ها تاثیر کلیه پارامترهای غیرخطی بر منحنی پاسخ فرکانسی مورد بررسی قرار می‌گیرد. نتایج نشان می‌دهد درنظر گرفتن یک جمله از پاسخ، تاثیر ضریب میرایی غیرخطی را بر دامنه حرکت جسم و توان تولیدی در مصرف کننده درست ارزیابی می‌نماید. افزایش این ظریب سبب کاهش دامنه فرکانس تحریک و بیشینه توان تولیدی می‌شود. اما اثر ضریب سختی و کوپلینگ غیرخطی با فرض تنها یک جمله از پاسخ منطقی به نظر نمی‌رسد زیرا در این حالت، ماکزیمم دامنه و توان تولیدی مستقل از ضرایب غیرخطی می‌شود. به همین جهت درنظر گرفتن لااقل دو جمله از پاسخ ضروری است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که افزایش ضریب سختی غیرخطی سبب افزایش رنج فرکانسی و ماکزیمم توان برداشت شده می‌شود. وجود ضریب کوپلینگ غیرخطی در معادلات باعث افزایش سختی و کاهش کرنش تیر و در نتیجه کاهش توان می باشد.