Конечно-элементное моделирование в ACELAN пьезоэлектрического элемента устройства накопления "зеленой" энергии

Аннотация

Соловьев А.Н.,Ермаков Д.А., Лесняк О.Н., Ле В. З.

Дата поступления статьи: 31.01.2019

Статья посвящена моделированию работы пьезоэлектрического генератора (ПЭГ) в виде круглой биморфной пластины с двумя пьезоактивными слоями и инерционной массой. Рассматриваемый ПЭГ может служить элементом устройства накопления энергии, в качестве источника электрической энергии, получаемой из вибраций элементов конструкций и машин. Рассматриваются изгибные осесимметричные колебания составного упругого и электроупругого тело в линейной постановке, с учетом диссипации механической и электрической энергии. Задача решается с помощью метода конечных элементов (МКЭ), в ACELAN. Постановка задачи моделирует закрепление ПЭГ в подвижной конструкции. Проведен модальный анализ устройства, найдены первые частоты резонанса, антирезонанса и коэффициента электромеханической связи. Далее решается задача вынужденных гармонических колебаний на первой частоте антирезонанса и определяется выходной электрический потенциал. Построены зависимости выходных характеристик ПЭГ от его геометрических параметров.

Ключевые слова: пьезоэлектрический генератор, накопление энергии, электрических потенциал, метод конечных элементов

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

`