Energy Harvesting from a Portal Frame with a Shape Memory Alloy

Das Kapitel untersucht das Potenzial der Energiegewinnung aus einer Portalrahmenstruktur, die mit Formgedächtnislegierungen (SMA) und piezoelektrischen Materialien integriert ist, die durch eine nicht ideale Quelle angeregt werden. Es präsentiert ein detailliertes mathematisches Modell, um das Verhalten des Systems zu beschreiben, einschließlich der thermomechanischen Eigenschaften von SMA und der nichtlinearen elektromechanischen Kopplung piezoelektrischer Materialien. Die Analyse konzentriert sich auf den Einfluss von Regelparametern wie der elastischen Steifigkeit von SMA und dem linearen piezoelektrischen Koeffizienten auf die Dynamik und die Leistungsentnahme des Systems. Numerische Simulationen werden durchgeführt, um die durchschnittliche geerntete Leistung zu bewerten und anhand des 0-1-Tests zwischen regelmäßigem und chaotischem Verhalten zu unterscheiden. Die Ergebnisse heben die optimalen Bedingungen für die Maximierung der Energiegewinnung und das komplizierte Zusammenspiel zwischen Systemparametern und Energieumwandlungseffizienz hervor.