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Curved flexoelectric and piezoelectric micro-beams for nonlinear vibration analysis of energy harvesting

Tran Quoc Thai, Xiaoying Zhuang, Timon Rabczuk*

*Korrespondierende*r Autor*in für diese Arbeit

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftArtikelForschungPeer-Review

Abstract

Micro/nano-scale energy harvester is an enabling technology to provide sustained energy solutions for various micro/nano-electromechanical devices, this has attracted intensive research interests in both academia and industry in the past decades. Exploring various design possibilities for energy harvesters in terms of geometry, topology, materials as well as harnessing the interesting nonlinear responses have the potential to break the current limit of energy harvesters in terms of energy efficiency and power density. While most designs were limited to straight beams, in this work, we demonstrate that the nonlinear vibration of energy harvester is significantly affected by curved shapes and we show the possibility of improving its performance by tuning the structural curvature. By developing a couple stress-based piezo-flexoelectric curved beam model and using the multiple time scale method for the nonlinear frequency response analysis, the effect of structural curvature in the nanoscale arc-shaped beam is quantitatively evaluated.

OriginalspracheEnglisch
Aufsatznummer112096
FachzeitschriftInternational Journal of Solids and Structures
Jahrgang264
Frühes Online-Datum28 Dez. 2022
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 1 März 2023

UN-Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs)

2015 einigten sich die UN-Mitgliedstaaten auf 17 globale Ziele für nachhaltige Entwicklung (Sustainable Development Goals, SDGs) zur Beendigung von Armut, zum Schutz des Planeten und zur Förderung des allgemeinen Wohlstands. Hiermit leisten wir einen Beitrag zu folgendem/n Ziel(en) für nachhaltige Entwicklung (SDGs):

  1. SDG 7 - Erschwingliche und saubere Energie
    SDG 7 Erschwingliche und saubere Energie

ASJC Scopus Sachgebiete

  • Modellierung und Simulation
  • Allgemeine Materialwissenschaften
  • Physik der kondensierten Materie
  • Werkstoffmechanik
  • Maschinenbau
  • Angewandte Mathematik

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