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dc.contributor.author
Osinaga, Santiago Manuel
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dc.contributor.author
Febbo, Mariano
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dc.contributor.author
Machado, Sebastián Pablo
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dc.date.available
2023-08-09T12:28:20Z
dc.date.issued
2022-01
dc.identifier.citation
Osinaga, Santiago Manuel; Febbo, Mariano; Machado, Sebastián Pablo; Effect of elastic restraints in the modeling of prestressed piezoelectric energy harvesters; Elsevier Science Inc.; Applied Mathematical Modelling; 101; 1-2022; 573-585
dc.identifier.issn
0307-904X
dc.identifier.uri
http://hdl.handle.net/11336/207532
dc.description.abstract
Prestressed piezoelectric energy harvesters (PEH) provide benefits referred to higher generation levels and scavenge energy from lower frequency sources. In the study of axially loaded beams subject to lateral base forces, it is common to assume that the axial displacement is of a lower order than the lateral one. When the beam is slender enough, it is well known from experimental and numerical results, that this hypothesis is satisfied. Although this relation arises naturally from reducing the axial equation, diverse approaches can be found by applying different boundary conditions for the axial problem. Among several combinations, two ideal extreme cases can be distinguished: assuming that the beam is fixed at one end and (a) loaded at the other one; or (b) considering the prescribed displacement produced by the same load, according to the linear static problem. Even though both approaches seem similar, the final expressions of the nonlinear geometric stiffness are drastically modified, which is reflected in the disagreement with the predicted hardening behavior as the forces increase. In order to identify the effect of these assumptions in the dynamic response, the equations of motion are derived and solved for both cases. On the other hand, as an intermediate and non-ideal case (c), an elastic restraint on the end of the beam where the load is applied is proposed. For this last one, both assumptions (a) and (b) can be recovered by choosing the appropriate combination of the elastic restraint k and a proposed dimensionless parameter. The experimental findings are compared with numerical predictions on the voltage of different PEH samples that show the need for the elastic constraint to reproduce the experimental data from our proposed device.
dc.format
application/pdf
dc.language.iso
eng
dc.publisher
Elsevier Science Inc.
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dc.rights
info:eu-repo/semantics/restrictedAccess
dc.rights.uri
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
dc.subject
BOUNDARY CONDITIONS
dc.subject
ENERGY HARVESTING
dc.subject
PRESTRESSED
dc.subject.classification
Mecánica Aplicada
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dc.subject.classification
Ingeniería Mecánica
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dc.subject.classification
INGENIERÍAS Y TECNOLOGÍAS
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dc.title
Effect of elastic restraints in the modeling of prestressed piezoelectric energy harvesters
dc.type
info:eu-repo/semantics/article
dc.type
info:ar-repo/semantics/artículo
dc.type
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.date.updated
2023-07-06T21:17:01Z
dc.journal.volume
101
dc.journal.pagination
573-585
dc.journal.pais
Estados Unidos
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dc.description.fil
Fil: Osinaga, Santiago Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca. Grupo de Investigación en Multifísica Aplicada. - Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires. Grupo de Investigación en Multifísica Aplicada; Argentina
dc.description.fil
Fil: Febbo, Mariano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Física del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Física. Instituto de Física del Sur; Argentina
dc.description.fil
Fil: Machado, Sebastián Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca. Grupo de Investigación en Multifísica Aplicada. - Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires. Grupo de Investigación en Multifísica Aplicada; Argentina
dc.journal.title
Applied Mathematical Modelling
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dc.relation.alternativeid
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0307904X21004236
dc.relation.alternativeid
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/http://dx.doi.org/10.1016/j.apm.2021.09.010
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