Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Symulacyjne badanie efektywności belkowego generatora piezoelektrycznego

Nowak R., Pietrzakowski M.

Symulacja w Badaniach i Rozwoju

|

2015

|

Vol. 6, nr 4

265--272

PL

Rozważania dotyczą układu pozyskiwania energii elektrycznej w postaci trójwarstwowej belki wysięgnikowej, składającej się ze stalowej warstwy środkowej i zewnętrznych warstw piezoelektrycznych. Odkształcenie belki wywołano przemieszczeniem jej swobodnego końca o ustalonej wartości. W pracy zbadano wpływ parametrów geometrycznych i materiałowych generatora belkowego na pozyskiwane napięcie i energię elektryczną. W porównawczych obliczeniach metodą elementów skończonych, przeprowadzonych przy zastosowaniu modeli płaskich i bryłowych, wykazano dostateczną dokładność modeli płaskich. Wyniki otrzymane uproszczoną metodą analityczną i metodą elementów skończonych przedstawiono graficznie w postaci zależności napięcia lub energii od stosunku grubości warstw. Dla wybranych sztywności warstw wyznaczono wartości stosunku ich grubości, którym odpowiada największa efektywność generatora. Zbliżone wyniki uzyskano w przypadku obu metod obliczeniowych.

EN

The cantilever beam energy harvester consists of three layers, steel in the middle and the two outer piezoelectric layers, was considered. The strain of the beam was caused by the free end static deflection. The influence of the material and the geometry parameters of the beam generator on the generated voltage and the electrical energy was investigated. Sufficient accuracy of the plain and the solid FEM models were proved. The results obtained in the analytical and the FEM ways was compared and shown graphically as the relationship between the generated voltage or energy and the layer thickness ratio. The most effective, from the energy harvesting point of view, thickness and stiffness ratio of the layers was founded. The similar results from both calculation methods were obtained.

2

Badania symulacyjne piezoelektrycznego dwubelkowego układu pozyskiwania energii elektrycznej

Nowak R., Pietrzakowski M.

Symulacja w Badaniach i Rozwoju

|

2015

|

Vol. 6, nr 3

185--192

PL

Zaproponowany układ dwubelkowy składa się z generatora z warstwami piezoelektrycznymi i wzmacniacza drgań. Wymuszenie kinematyczne zrealizowano jako harmoniczny poprzeczny ruch podpory. W pracy skupiono się na wpływie parametrów geometrycznych i materiałowych wzmacniacza na efektywność zamiany energii mechanicznej w energię elektryczną. Wyniki otrzymane metodą analityczną i metodą elementów skończonych przedstawiono w postaci charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych generowanego napięcia. Porównano wybrane maksymalne wartości amplitudy napięcia i częstości drgań własnych, zestawiając je w tabelach. Na podstawie oszacowanych błędów względnych stwierdzono poprawność zastosowanego modelu MES.

EN

In this paper the double beam system, which consists of generator (with piezoelectric layers) and resonator, was presented. Excitation was realized by the transverse harmonic movement of the support. The influence of geometrical and material properties of the resonator on the efficiency of conversion from mechanical energy into electrical energy were investigated. Results obtained by the analytical and the finite element method were shown as amplitude-frequency characteristics of the generated voltage. Comparison of the maximum voltage amplitude and the natural frequencies was summarized in the tables. On the basis of relative errors the correctness of the FEM model was confirmed.

3

Piezoelectric generators: materials and structures

Grzybek D.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2013

|

R. 17, nr 10

123--129

EN

The article presents piezoelectric generators, which can solve the problem of power supply of wireless sensors nets in the monitoring systems of the structure parameters. The operating principle of these appliances is based on the conversion of mechanical energy, e.g. vibration to electric energy in piezoelectric materials. In the first part of this article, the basic groups of piezoelectric materials: ceramics, composites, polymers and monocrystals were discussed in the field of its application in generators. It focused on material constants, which have the biggest effect on energy conversion. In the second part, structures of generators, which are the most often presented in the literature were discussed. The article focused on the structure consisting of piezoelectric actuators connected with the cantilever beam as well as other structures containing piezoelectric actuators, which have different shapes. In the last part, the efficiency of energy conversion was discussed. It focused on the range of values of the obtained electric power from generators.

PL

W artykule przedstawiono generatory piezoelektryczne, które mogą stanowić rozwiązanie problemu zasilania bezprzewodowych sieci czujników w systemach monitorowania parametrów konstrukcji. Zasada działania tych urządzeń opiera się na konwersji energii mechanicznej (np. drgań) na energię elektryczną w materiałach piezoelektrycznych. W pierwszej części artykułu omówiono podstawowe grupy materiałów piezoelektrycznych: ceramiki, kompozyty, polimery i monokryształy w zakresie ich zastosowania w generatorach. Zwrócono uwagę na stałe materiałowe, które mają największy wpływ na konwersję energii. W drugiej części artykułu przedstawiono konstrukcje generatorów, najczęściej spotkane w literaturze. Omówiono konstrukcje z piezoelektrycznymi aktywatorami połączonymi z belką wspornikową jak również inne konstrukcje z piezoelektrycznymi aktywatorami o różnych kształtach. W ostatniej części zwrócono uwagę na efektywność przetwarzania energii w zakresie uzyskiwanych wartości mocy elektrycznej.

4

Use of Hilbert-Huang transform of a vibroacoustic signal in the research related to the gigacycle fatigue process

Gontarz S., Jasiński M., Radkowski S.

Diagnostyka

|

2009

|

nr 4(52)

85-92

EN

The purpose of this paper is to develop, for highly-resistant materials, a method of forecasting and analysis of gigacycle fatigue durability (108-109 cycles) relying on vibroacoustic signal analysis. The proposed method involves use of results of vibroacoustic signal analysis obtained during accelerated fatigue tests conducted in dedicated test bed constructed specially for this purpose and operating in the frequency range of 10 kHz which corresponds to the resonance frequency of vibration of samples. Let us note that the process of defect formation may lead to both, the intensification of non-linear phenomena as well as the occurrence of non-stationary effects even if during the early stages the intensity of defects is small while the growth of the level of vibration and noise is negligible, as contrasted with emergency states. A useful method is to test the higher order spectra, which respectively define the non-linear effects. The conducted analyses point to high usability of Hilbert spectrum through the EMD examining the non-stationary character of signals. The main goal of these investigations is to examine the signal processing method for gigacycle fatigue durability and impact of dynamic stress. Efficient signal analysis would be especially important for high frequency loading which dominates in rotating machinery diagnosis.

PL

Celem pracy jest opracowanie, dla materiałów o wysokiej wytrzymałości, metody prognozowania i analizy gigacyklowej trwałości zmęczeniowej (108-109 cykli) na podstawie badania sygnału wibroakustycznego. W metodzie proponuje się wykorzystać wyniki analizy sygnału wibroakustycznego, uzyskiwane podczas przyspieszonych badań zmęczeniowych, prowadzonych na specjalnie do tego celu skonstruowanym i zbudowanym stanowisku badawczym, pracującym w zakresie częstotliwości rzędu 10 kHz, odpowiadającym częstotliwości drgań własnych próbek. Zauważono, że proces kształtowania się uszkodzenia może prowadzić zarówno do nasilenia zjawisk nieliniowych jak również do wystąpienia efektów niestacjonarnych nawet wtedy, kiedy podczas wczesnych stadiów uszkodzeń ich intensywność jest mała a wzrost poziomu drgań i szumu jest pomijalny, porównując go z poziomem przy stanach zagrożenia. Użyteczna jest w tym wypadku metoda widm wyższego rzędu, która odpowiednio definiuje efekty nieliniowe. Zamieszczone w publikacji analizy wskazują na dużą użyteczność widm Hilberta a w szczególności empirycznej dekompozycji sygnału (EMD), która pozwala na analizę niestacjonarnego charakteru sygnału. Głównym celem badań było znalezienie skutecznej metody przetwarzania sygnałów dla gigacyklowych wytrzymałościowych procesów zmęczeniowych oraz zbadanie wpływu obciążeń dynamicznych. Efektywny sposób analizy sygnału jest szczególnie ważny w diagnostyce maszyn obrotowych gdzie występują wysoko częstotliwościowe obciążenia.

5

Examination of the impact of amplitude-modulated vibration on the course of a fatigue test (HCF)

Jasiński M., Radkowski S.

Diagnostyka

|

2009

|

nr 4(52)

35-40

EN

The purpose of this paper is to develop a method of forecasting and analysis of high-cycle (HCF) resistance to fatigue relying on vibroacoustic signal analysis. It proposes using the results of vibroacoustic signal analysis obtained during accelerated fatigue tests conducted in dedicated test bed constructed specially for this purpose and operating in the frequency range of 10 kHz which corresponds to the proper frequency of vibration of samples. Thanks to the small dimensions and mass, the test bed can be located on the vibration inductor, which enable investigations of the amplitude modulation's influence. Additionally, it's described a problem of, phenomena oriented, diagnostics information's detection.

PL

Celem pracy jest opracowanie metody prognozowania i analizy wysokocyklowej (HCF) trwałości zmęczeniowej na podstawie badania sygnału wibroakustycznego. Proponuje się wykorzystać wyniki analizy sygnału wibroakustycznego, uzyskiwane podczas przyspieszonych badań zmęczeniowych, prowadzonych na specjalnie do tego celu skonstruowanym i zbudowanym stanowisku badawczym, pracującym w zakresie częstotliwości rzędu 10 kHz, odpowiadającym częstotliwości drgań własnych próbek. Dzięki małym wymiarom i masie stanowisko badawcze może być umieszczone na wzbudniku drgań, co umożliwia badanie wpływu modulacji amplitudy. Dodatkowo opisano zagadnienie detekcji informacji diagnostycznej, zjawiskowo zorientowanej. Publikacja opracowana na podstawie badań wykonywanych w ramach projektu "Monitorowanie Stanu Technicznego Konstrukcji i Ocena jej żywotności" (MONIT). Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka (PO IG 1.2)

6

Small-sized test bed for diagnosing the gigacycle fatigue processes

Gumiński M., Jasiński S., Radkowski S.

Diagnostyka

|

2008

|

nr 1(45)

5-10

EN

The purpose of this paper is to develop, for highly-resistant materials, a method of forecasting and analysis of gigacycle fatigue durability (10(8)÷10(9) cycles) relying on vibroacoustic signal analysis. The method proposes the use of results of vibroacoustic signal analysis obtained during accelerated fatigue tests conducted in dedicated test bed constructed specially for this purpose and operating in the frequency range of 10 kHz which corresponds to the resonance frequency of vibration of samples. The presented test bed is a unique small sized structure compared to the foreign solutions which have been constructed while using the supporting structures of classical machines used for durability testing. Thanks to the small dimensions and mass, the test bed can be located on the vibration shaker, thus introducing resonant frequencies modulation. Vibroacoustic diagnosis methods enable not only the detection of surface defects but also detection of defects occurring in the core of a sample. Thus it becomes possible to try to learn the nature of increased durability to fatigue and to try to use the features of vibroacoustic signals in forecasting the gigacycle fatigue durability.

PL

Celem pracy jest opracowanie, dla materiałów o wysokiej wytrzymałości, metody prognozowania i analizy gigacyklowej trwałości zmęczeniowej (10(8)÷10(9) cykli) na podstawie badania sygnału wibroakustycznego. W metodzie proponuje się wykorzystać wyniki analizy sygnału wibroakustycznego, uzyskiwane podczas przyspieszonych badań zmęczeniowych, prowadzonych na specjalnie do tego celu skonstruowanym i zbudowanym stanowisku badawczym, pracującym w zakresie częstotliwości rzędu 10 kHz, odpowiadającym częstotliwości drgań własnych próbek. Powyższe stanowisko badawcze jest unikatową, małogabarytową, konstrukcją w porównaniu z konstrukcjami zagranicznymi zabudowanymi w ramach od maszyn wytrzymałościowych. Dzięki małym wymiarom i masie stanowisko badawcze można umieszczać na wzbudniku drgań, tym samym wprowadzając modulację częstotliwości rezonansowych. Metody diagnostyki wibroakustycznej umożliwiają nie tylko detekcję uszkodzeń powierzchniowych, ale również wykrycie uszkodzeń występujących w rdzeniu próbki. Możliwym staje się podjęcie próby poznania natury zwiększonej trwałości zmęczeniowej oraz próby wykorzystania w prognozowaniu gigacyklowej trwałości zmęczeniowej cech sygnałów wibroakustycznych.