Piezoelectric Energy Harvesting from Functionally Graded Beams Using Modified Shear Deformation Theories

Abstract

در مقاله‌ی حاضر به بررسی برداشت انرژی از تیر های ناهمگن با لایه پیزوالکتریک با استفاده از تئوری‌های اصلاح شده پرداخته شده است. شرایط مرزی‌ کلاسیک متفاوتی که ترکیب حالات مختلف گیردار، آزاد و ساده می‌باشد برای تیر لحاظ شده است. خواص سازه پایه بصورت توانی در راستای ضخامت تغییر می‌کند به طوریکه با تغییر پارامتر توانی درصد‌های حجمی متفاوتی از سرامیک و فلز در مدلسازی لحاظ می‌گردد. با استفاده از یک فرمولاسیون عمومی، مدل‌های تیر مختلفی از قبیل اویلر- برنولی، نمایی، مثلثاتی، هایپربولیکی و مرتبه پنج درنظرگرفته شده است. مدل‌های اصلاح شده مورد استفاده در این پژوهش قادر به لحاظ کردن اینرسی‌های دورانی و تغییر شکل‌های برشی عرضی می‌باشند. ارتعاشات سازه متاثر از تحریک هارمونیک پایه می‌‌باشد و همچنین دو نوع دمپینگ سازه‌ای و لزج برای تیر مدلسازی شده است. با استفاده از بسط مودال، جابجایی عرضی تیر ناشی از تحریک بدست می‌آید و سپس توان، جریان و ولتاژ خروجی محاسبه می‌شود. در قسمت تحلیل به بررسی تاثیر پارامترهای مختلف بر مشخصات ارتعاشی و برداشت انرژی سیستم بررسی می‌شود.