@article { author = {Hosseini, R. and Letafati, H. and Hosseini Moghaddam, S. S.}, title = {Vibration Energy Harvesting Using Bimorph Piezoelectric Cantilever}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {7}, number = {1}, pages = {1-9}, year = {2017}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2017.945}, abstract = {Vibration energy harvesting with piezoelectric material can currently generate up to 300 microwatts per cubic centimeter, making it a viable method of powering low-power electronics. A problem in piezoelectric unimorph energy harvesting is to generate the most power with limits in system mass. This paper studies the effect of a piezoelectric bimorph cantilever beam harvester shape on its electromechanical performance. A semi-analytical mechanical model was developed using Rayleigh–Ritz approximations for piezoelectric energy harvester with tapered bimorph cantilever beam. A coupled field simulation model for the harvester is constructed using MATLAB and ABAQUS software to study the effect of varying the length and shape of the cantilever beam to the generated voltage and verification study is performed. Design optimization on the shape of the harvester is done to maximize output power. It is shown that tapered beams lead to a more uniform strain distribution across the piezoelectric material and increase the harvesting performance.}, keywords = {Vibration Energy Harvesting,Piezoelectric,Generated Power,Natural frequency,Shape Optimization}, title_fa = {برداشت انرژی ارتعاشی با استفاده از تیر یک سردرگیر با دولایه پیزوالکتریک}, abstract_fa = {هم‌اکنون برداشت انرژی ارتعاشی با ماده پیزوالکتریک می‌تواند بیش از 300 میکرووات بر سانتیمتر مربع توان تولید کند و این امر موجب شده تا این روش، به یکی از روش‌های مناسب برداشت انرژی برای تأمین توان وسایل الکترونیکی با توان کم مطرح گردد. یکی از مشکلات مهم در تیرهای برداشت کننده انرژی با دو لایه پیزوالکتریک، تولید حداکثر توان با کمترین وزن می‌باشد. در این مقاله اثر شکل و هندسه تیر یک‌سردرگیر با دو لایه پیزوالکتریک بر کارایی الکترومکانیکی سیستم مورد بررسی قرار می‌گیرد. یک مدل تحلیلی با استفاده از تقریب‌های تیر رایلی-ریتز برای برداشت‌کننده‌های پیزوالکتریکی دارای دو لایه پیزوالکتریک با هندسه مخروطی ارائه شده است. برای مطالعه اثر تغییرات طول و هندسه تیر یک‌سردرگیر بر ولتاژ تولیدی، شبیه‌سازی با استفاده از نرم‌افزارهای MATLAB و ABAQUS انجام شده است. بهینه‌سازی طراحی برای رسیدن به حداکثر خروجی انجام شده و مشاهده می‌گردد که تیرهای مخروطی مثلثی منجر به توزیع یکنواخت‌تر کرنش در لایه پیزوالکتریک شده و لذا موجب افزایش کارایی می‌شوند.}, keywords_fa = {برداشت انرژی ارتعاشی,پیزوالکتریک,توان تولیدی,فرکانس طبیعی,بهینه‌سازی هندسی}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_945.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_945_135be7e835d7129440105b172587f22e.pdf} }