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[2018年IEEE国际环境与电气工程会议暨2018年IEEE欧洲工业与商业电力系统会议（EEEIC/I&CPS欧洲）- 巴勒莫（2018.6.12-2018.6.15）] 2018年IEEE国际环境与电气工程会议暨2018年IEEE欧洲工业与商业电力系统会议（EEEIC/I&CPS欧洲）- 压电能量收集器的非线性多尺度动力学建模

DOI：10.1109/eeeic.2018.8493962 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 迟滞效应在基于压电材料的器件行为中起着关键作用。大多数研究聚焦于对压电驱动器动态响应进行控制时这类效应的建模。鲜有研究探讨迟滞如何影响基于此类活性材料的能量收集器发电及其性能表现。本文采用新近开发的PZT晶体物理模型，评估材料介观变量对建模为单自由度系统的压电能量收集器宏观响应的影响。该方法采用多尺度策略，在介观尺度上通过概率热力学途径考量作为迟滞行为来源的晶体畴转变。通过模拟研究了迟滞非线性对该装置收集性能的影响，并对比报道了含与不含迟滞两种模型的预测结果。
作者： Pasquale Montegiglio，Claudio Maruccio，Giuseppe Acciani，Gianluca Rizzello，Stefan Seelecke
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究滞后非线性对振动压电能量收集器动态响应和发电性能的影响。

研究成果

非线性多尺度模型有效捕捉了压电能量收集器中的迟滞效应，表明即使激励水平较低，忽略迟滞也会导致功率输出预测出现显著偏差。所推导的等效电路为能量转换提供了深入见解。未来工作应包括实验验证及迟滞对功率优化影响的探索。

研究不足

该研究完全基于模拟，未经实验验证。模型采用特定初始条件和参数，可能无法涵盖所有现实变化。研究聚焦于单自由度系统，虽简化了动力学特性，但可能无法体现更复杂的能量采集器设计。滞回模型具有速率依赖性且基于概率热力学，可能存在近似处理。

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