Parametric variability is inevitable in actual energy harvesters. It can significantly affect crucial aspects of the system performance, especially in harvesting systems that present geometric parameters, material properties, or excitation conditions that are susceptible to small perturbations. This work aims to develop an investigation to identify the most critical parameters in the dynamic behavior of asymmetric bistable energy harvesters with nonlinear piezoelectric coupling, considering the variability of their physical and excitation properties. For this purpose, a global sensitivity analysis based on orthogonal variance decomposition, employing Sobol indices, is performed to quantify the effect of the harvester parameters on the variance of the recovered power. This technique quantifies the variance concerning each parameter individually and collectively regarding the total variation of the model. The results indicate that the frequency and amplitude of excitation, asymmetric terms and electrical proprieties of the piezoelectric coupling are the most critical parameters that affect the mean power harvested. It is also shown that the order of importance of the parameters can change according to the stability of the harvester's dynamic response. In this way, a better understanding of the system under analysis is obtained since the study allows the identification of vital parameters that rule the change of dynamic behavior and therefore constitutes a powerful tool in the robust design, optimization, and response prediction of nonlinear harvesters.


翻译:在实际能源采集器中,分量性能是不可避免的。它可以显著地影响系统性能的关键方面,特别是在显示几何参数、材料特性或易受到小扰动的振动条件的采集系统方面。这项工作旨在开展一项调查,查明非线性派状电压结合的非线性派状电力采集器动态行为中最关键的参数,同时考虑到其物理和振动性能的变异性。为此,利用Sobol指数,根据正方位差异分解法进行全球敏感性分析,以量化采集器参数对回收能力差异的影响。这一技术对每个参数的个别和集体差异进行了量化,对模型总变异性进行了量化。结果显示,振动性、不对称条件和派状电压式组合的频率和振荡性是影响平均电量特性的最关键参数。还表明,根据收获器动态反应的稳定性,参数的先后次序可以改变。通过这种方式,对所分析的系统进行了更好的了解。由于这项研究,每个参数的每个参数在模型的总体变异性方面都有了每个参数的差异。结果表明,因此,能够进行动态的优化的预测,因此,因此,能够进行动态的精确的预测性评估。

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