ピエゾ効果材料は機械エネルギーを電気エネルギーに相互に変換することができます。 この特性を用いて熱や振動をエネルギーにするある面白いアイデアが考えだされています。 そのようなアイデアの一つに車の走行中のタイヤからエネルギーを回収するものがあります。この応用の代表的な仕組みは、ピエゾ素子をタイヤの内側のライナーに張り付けます。 ホイールがが回転すると、タイヤが路面と接触して、連続的に伸縮するとき、ピエゾ素子は、 速度に依存した周波数で周期的に電圧が発生する。生成されたエネルギーをバッテリー を寿命を長持ちさせるのに外部からの供給電源に用いることができます。 (詳細は参考文献参照ください。)

本文では、これをADINAを用いてシュミレートします。ホイールの回転のシュミ レーションを、 上の動画で示すとおり実施します。下の動画は、実施終えたシュミレーションの 張り付けられたピエゾ素子が回転して路面を進みながら最下点になる僅かな時間 範囲を示しています。

図1にインナー面にピエゾ素子を張り付けたタイヤの部分を示します。真ちゅう で補強した層とPZT(チタン酸ジルコン酸鉛）の層からなります。

実際には真ちゅう層の下層に電極を取り付け、もう一つの電極をPZTの表面に付けます。 両方の電極が別々に取りつけられます。接地(ゼロボルト) で二つの層の界面を設定し、下側の電極をADINAでモデル化します。また、上側の電極は、 シュミレーション中、一定の電圧とするように拘束式を用いてモデル化します。タイヤが 路面に接触するときのピエゾ素子周辺の有効応力の変化を次の動画に示してあります。

図２は、PZT層の電圧応答を示しています。電圧応答の3回の反応は、路面にタイヤが接触するとき の３回のピエゾ素子に対応しています。

圧電のモデリングとシュミレーションにおけるADINAの利用はマルチフィジクス解析における ADINAの利用に大きなポテンシャルを示しています。

ADINAの協力なマルチフィジクス機能のその他の例は、ADINA Multiphysicsを参照ください。

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