Выводы. 
Конечно-элементное моделирование пьезоэлектрического устройства накопления энергии цилиндрической конструкции

В работе рассматривается КЭ модель в пакете ANSYS устройства накопления энергии на основе цилиндрической конструкции для кинематического возбуждения колебаний. Активным элементом устройства накопления энергии является пьезоэлектрическая керамика. В работе исследована эффективность устройства накопления энергии при колебании на первой резонансной частоте и в низкочастотной области на частоте значительно меньшей частоты первого резонанса в зависимости от его геометрических характеристик и материалов инерционного элемента в условиях некоторых ограничений на размеры устройства. Проведенные в работе расчеты позволяют выбрать рациональные размеры элементов и материалы инерционного элемента для достижения наибольшей эффективности устройства с заданной частотой собственных колебаний, которая в реальных условиях может определяться внешним воздействием. Кроме того, в работе показывает границы пременимости упрощенной модели учета инерционной массы.

Литература

• 1. Hдsler E., Stein L., Harbauer G. Implantable physiological power supply with PVDF film. Ferroelectrics. 1984. — V. 60. — № 1. — pp.277−282.
• 2. Starner T. Human-powered wearable computing. IBM systems Journal. 1996. — V. 35. — № 3.4. — pp.618−629.
• 3. Kymissis J., Kendall C., Paradiso J., Gershenfeld N. Parasitic power harvesting in shoes: IEEE, 1998. — pp.132−139.
• 4. Granstrom J., Feenstra J., Sodano H.A., Farinholt K. Energy harvesting from a backpack instrumented with piezoelectric shoulder straps. Smart Materials and Structures. 2007. — V. 16. — № 5. — p.1810.
• 5. Feenstra J., Granstrom J., Sodano H. Energy harvesting through a backpack employing a mechanically amplified piezoelectric stack. Mechanical Systems and Signal Processing. 2008. — V. 22. — № 3. — pp.721−734.
• 6. Platt S.R., Farritor S., Garvin K., Haider H. The use of piezoelectric ceramics for electric power generation within orthopedic implants. Mechatronics, IEEE/ASME Transactions on. 2005. — V. 10. — № 4. — pp.455−461.
• 7. Taylor G.W., Burns J.R., Kammann S.A., Powers W.B., Welsh T.R. The energy harvesting eel: a small subsurface ocean/river power generator. Oceanic Engineering, IEEE Journal of. 2001. — V. 26. — № 4. — pp.539−547.
• 8. Шляхин Д. А. Вынужденные осесимметричные колебания тонкой круглой биморфной пластины ступенчато переменной толщины и жесткости // Инженерный вестник Дона, 2013, № 1, URL: ivdon.ru/magazine/archive/n1y2013/1516.
• 9. Мартыненко А. В. Исследование параметров осесимметричного изгибного пьезоэлектрического преобразователя при различных граничных условиях // Инженерный вестник Дона, 2010, № 3, URL: ivdon.ru/magazine/archive/n3y2010/206.
• 10. Наседкин А. В., Шевцова М. С. Сравнительный анализ результатов моделирования пористой пьезокерамики методами эффективных модулей и конечных элементов с экспериментальными данными // Инженерный вестник Дона, 2013, № 2, URL: ivdon.ru/magazine/archive/n2y2013/1615.
• 11. Белоконь А. В., Наседкин А. В., Соловьев А. Н. Новые схемы конечно-элементного динамического анализа пьезоэлектрических устройств // Прикладная математика и механика, 2002. — №.3. — С.491−501.
• 12. Kulah H., Najafi K. Energy scavenging from low-frequency vibrations by using frequency up-conversion for wireless sensor applications. Sensors Journal, IEEE. — 2008. — V. 8. — № 3. — pp.261−268.