ANÁLISE PARAMÉTRICA DA DINÂMICA NÃO LINEAR DE DISPOSITIVOS PIEZOELÉTRICOS BIESTÁVEIS DE COLHEITA DE ENERGIA BASEADOS EM VIBRAÇÃO

Abstract

Piezoelectric materials exhibit electromechanical coupling properties and have gained importance over the last few decades due to their broad range of applications. Vibrationbased energy harvesting systems have been proposed using the direct piezoelectric effect by converting mechanical into electrical energy. Despite of the great relevance of these systems, performance enhancement strategies are essential to improve the applicability of these systems and have been studied substantially. This work addresses a numerical investigation of the influence of nonlinearities in energy harvesting systems considering a bistable structure subjected to harmonic excitation. A deep parametric analysis is carried out employing nonlinear dynamics tools. Results show complex dynamical behaviors associated with the trigger of inter-well motion. Electrical power output and efficiency are monitored in order to evaluate the best system performance.

Os materiais piezoelétricos exibem propriedades e acoplamento eletromecânico e têm ganhado importância nas últimas décadas devido à sua ampla gama de aplicações. Os sistemas de colheita de energia piezoelétricos baseados em vibração foram propostos usando o efeito piezoelétrico direto, convertendo energia mecânica em energia elétrica. Apesar da grande relevância desses sistemas, métodos e estratégias de aprimoramento têm sido estudados substancialmente e são essenciais para melhorar a aplicabilidade desses sistemas. Esse trabalho investiga a influência de não-linearidades em sistemas de colheita de energia biestáveis sujeitos a excitação harmônica. Uma análise profunda é realizada utilizando ferramentas de dinâmica não linear. Os resultados mostram comportamentos dinâmicos complexos associados ao fenômeno de movimento entre poços. A potência de saída e a eficiência dos sistemas são monitoradas de forma a avaliar os melhores casos de desempenho do sistema.