ЧИСЛЕННО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ГЕНЕРАТОРОВ

Объекты исследования: пьезоэлектрические генераторы, которые представляют собой комбинированное тело, части которого обладают как чисто упругими, так и электроупругими физическими свойствами. Цель: разработка методов проектирования эффективных пьезоэлектрических генераторов различных типов. Основным методом исследования является построение прикладных числено-аналитических теорий для моделирования рабочих характеристик пьезоэлектрических генераторов. Для анализа полученных моделей использовали метод Канторовича (полудискретный метод). Для верификации разработанных числено-аналитических моделей были построены конечно-элементные модели, позволившие также оценить и адекватность гипотез, принятых в ходе построения аналитических моделей. Построены математические модели кантилеверного и стекового пьезогенераторов на основе вариационного принципа в рамках динамической теории электроупругости, учитывающие конструктивные особенности. Решены задачи, связанные с исследованием конструкции генераторов, целью которых было получение набора входных параметров, при которых будет достигаться максимальная эффективность работы. Разработан метод многокритериальной оптимизации кантилеверной балки с присоединённой массой, а также стекового генератора. Разработана прикладная теория цилиндрических изгибных колебаний биморфной пьезокерамической пластины, учитывающая нелинейное распределение электрического потенциала в пьезоэлектрических слоях. Изготовлен кантилеверный генератор на основе подложки из углепластика.