Laboratory testing and numerical simulation of piezoelectric energy harvester for roadway applications

هدف اصلی این مطالعه ارزیابی میزان تولید انرژی و شکست مکانیکی اره مصرف انرژی پیزوالکتریک برای کاربردهای جاده ای است. مبدل پل با لایه بندی لایه ای برای ضریب پیزوالکتریک بالا و ظرفیت طراحی شده است. ماژول هاروستر انرژی که شامل چندین مبدل انبساطی بود، ساخته و آزمایش شده بود. تجزیه و تحلیل قانونی به منظور بررسی شکست خستگی مبدل های پیزوالکتریک پس از بارگیری مکرر انجام شد. برای ارزیابی قدرت خروجی و استرس مکانیکی مصرف کننده های انرژی با ضخامت های مختلف لایه ای اپوکسی، انواع مواد بسته بندی و طراحی شکاف، از شبیه سازی عنصر محدود استفاده شده است. ولتاژ پیش بینی شده و خروجی های قدرت حاصل از شبیه سازی عددی با اندازه گیری های تجربی همخوانی دارد. خروجی انرژی با افزایش بار بارگیری و بار بار افزایش یافت. این نشان می دهد که عملکرد برداشت انرژی توسط وزن خودرو، سرعت و موقعیت مکانی ماژول انرژی تحت تاثیر قرار می گیرد. از سوی دیگر، بار مقاومتی را می توان برای افزایش خروجی انرژی بهینه سازی کرد. نتایج تجزیه و تحلیل نشان داد که دو مدل مختلف شکست مواد در رابطه با شکست مکانیکی مبدل پل، یعنی کشش و شکست برشی، مورد توجه قرار گرفته است. این تأکید می کند که طراحی مطلوب ماژول انرژی باید تعادل خروجی انرژی و خستگی را که توسط ساخت مبدل تک پل و طراحی بسته بندی ماژول انرژی تحت تاثیر قرار می گیرد، در نظر بگیریم.