發(fā)布時(shí)間：2021-12-30 18:53

　　近年來(lái),隨著微電子技術(shù)和無(wú)線技術(shù)的發(fā)展,手持型電子設(shè)備和無(wú)線傳感器進(jìn)入了小型、低功耗化的時(shí)代,傳統(tǒng)電池已不再適用這些設(shè)備的需要,這就需要探索高效的自供電系統(tǒng)。而振動(dòng)能是環(huán)境中最普通的一種能源,環(huán)境中的振動(dòng)無(wú)處不在,對(duì)其采集加以利用顯得尤為重要。其中基于壓電效應(yīng)的振動(dòng)能源采集技術(shù)作為新能源領(lǐng)域的一大亮點(diǎn)近年來(lái)備受關(guān)注。壓電振動(dòng)能量采集器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能量密度高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),在自供電系統(tǒng)中有著較為廣闊的應(yīng)用前景。本課題以L型懸臂梁結(jié)構(gòu)壓電能源采集器為研究對(duì)象,分析其發(fā)電效應(yīng)與非線性動(dòng)力學(xué)特性。本文研究對(duì)象為L(zhǎng)型壓電懸臂梁結(jié)構(gòu),將L型壓電懸臂梁與端部帶有質(zhì)量塊的直梁結(jié)構(gòu)的發(fā)電能力進(jìn)行對(duì)比,分析其發(fā)電優(yōu)勢(shì);研究各參數(shù)對(duì)L型壓電懸臂梁發(fā)電能力的影響;進(jìn)一步對(duì)L型壓電懸臂梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,最終得到雙穩(wěn)態(tài)倒置L型壓電懸臂梁結(jié)構(gòu)。分析各因素對(duì)雙穩(wěn)態(tài)倒置L型壓電懸臂梁的發(fā)電性能的影響。對(duì)比研究雙穩(wěn)態(tài)倒置L型壓電懸臂梁與傳統(tǒng)雙穩(wěn)態(tài)直梁結(jié)構(gòu)的發(fā)電效應(yīng)與動(dòng)力學(xué)響應(yīng),分析雙穩(wěn)態(tài)倒置L型梁的發(fā)電優(yōu)勢(shì)。進(jìn)一步對(duì)雙穩(wěn)態(tài)倒置L型梁的非線性動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。推導(dǎo)雙穩(wěn)態(tài)倒置L型壓電懸臂梁的動(dòng)力學(xué)方程,進(jìn)行數(shù)值分析,研究... 

【文章來(lái)源】：北京工業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：142 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
        1.1.1 壓電能量采集器
        1.1.2 壓電發(fā)電原理
        1.1.3 壓電材料
    1.2 研究意義
    1.3 課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 壓電懸臂梁的理論研究現(xiàn)狀
        1.3.2 壓電懸臂梁的實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀
        1.3.3 L型壓電懸臂梁的研究現(xiàn)狀
        1.3.4 其他壓電能量采集結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀
        1.3.5 文獻(xiàn)總結(jié)
    1.4 課題主要內(nèi)容
        1.4.1 課題來(lái)源
        1.4.2 課題研究?jī)?nèi)容
第2章 L型壓電梁及其優(yōu)化結(jié)構(gòu)的發(fā)電特性
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)介紹
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)原理與設(shè)備
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)材料和夾具介紹
    2.3 L型壓電梁發(fā)電性能的研究
        2.3.1 L型梁與末端帶有質(zhì)量塊的壓電懸臂梁發(fā)電性能的對(duì)比
        2.3.2 不同尺寸對(duì)L梁發(fā)電性能的影響
        2.3.3 PZT不同鋪設(shè)長(zhǎng)度和鋪設(shè)位置對(duì)L梁發(fā)電性能的影響
        2.3.4 外激勵(lì)幅值及外接負(fù)載對(duì)L梁發(fā)電性能的影響
        2.3.5 不同放置方式對(duì)L梁發(fā)電性能的影響
    2.4 L型壓電梁及其優(yōu)化結(jié)構(gòu)發(fā)電性能的比較
    2.5 雙穩(wěn)態(tài)倒置L型壓電梁發(fā)電性能的研究
        2.5.1 不同磁間距對(duì)雙穩(wěn)態(tài)倒置L型梁發(fā)電性能的影響
        2.5.2 不同外激勵(lì)幅值對(duì)雙穩(wěn)態(tài)倒置L型梁發(fā)電性能的影響
        2.5.3 不同外接負(fù)載對(duì)雙穩(wěn)態(tài)倒置L型梁發(fā)電性能的影響
        2.5.4 雙穩(wěn)態(tài)倒置L型梁輸出電壓的正逆掃頻對(duì)比實(shí)驗(yàn)
    2.6 本章小結(jié)
第3章 兩種雙穩(wěn)態(tài)梁結(jié)構(gòu)發(fā)電特性與非線性動(dòng)力學(xué)對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 引言
    3.2 磁斥力雙穩(wěn)態(tài)的勢(shì)能分析
    3.3 兩種雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)電性能的實(shí)驗(yàn)研究
        3.3.1 不同磁間距對(duì)兩種雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)電的影響
        3.3.2 兩種雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)電性能的對(duì)比研究
    3.4 兩種雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性的對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究
    3.5 本章小結(jié)
第4章 雙穩(wěn)態(tài)倒置L型梁非線性動(dòng)力學(xué)行為及電學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 引言
    4.2 雙穩(wěn)態(tài)倒置L型梁的雙穩(wěn)態(tài)特性
    4.3 雙穩(wěn)態(tài)倒置L型梁的剛度特性
    4.4 雙穩(wěn)態(tài)倒置L型梁的周期運(yùn)動(dòng)和混沌運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.4.1 磁間距對(duì)雙穩(wěn)態(tài)倒置L型梁振動(dòng)特性的影響
        4.4.2 外激勵(lì)幅值對(duì)雙穩(wěn)態(tài)倒置L型梁振動(dòng)特性的影響
    4.5 動(dòng)力學(xué)與電學(xué)行為之間的關(guān)系及正逆掃頻對(duì)振動(dòng)特性的影響
    4.6 不同因素對(duì)混沌運(yùn)動(dòng)的影響
        4.6.1 磁間距對(duì)雙穩(wěn)態(tài)倒置L型梁混沌運(yùn)動(dòng)的影響
        4.6.2 外激勵(lì)幅值對(duì)雙穩(wěn)態(tài)倒置L型梁混沌運(yùn)動(dòng)的影響
    4.7 本章小結(jié)
第5章 雙穩(wěn)態(tài)倒置L型梁動(dòng)力學(xué)模型的建立及其數(shù)值分析
    5.1 引言
    5.2 動(dòng)力學(xué)方程的建立
    5.3 外激勵(lì)頻率對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與電學(xué)響應(yīng)的影響
    5.4 外激勵(lì)幅值對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與電學(xué)響應(yīng)的影響
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄A
攻讀碩士學(xué)位期間所取得的研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]非線性壓電-電磁復(fù)合式俘能器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 武麗森,劉海鵬,張廣義.  壓電與聲光. 2016(04)
[3]帶碰撞雙穩(wěn)態(tài)壓電俘能系統(tǒng)的俘能特性研究[J]. 藍(lán)春波,秦衛(wèi)陽(yáng).  物理學(xué)報(bào). 2015(21)
[4]一種非線性雙穩(wěn)態(tài)人體運(yùn)動(dòng)能量俘獲技術(shù)[J]. 王偉,曹軍義,林京,周生喜,蔡云龍.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(08)
[5]多頻響應(yīng)的壓電振動(dòng)能量采集器的性能分析與測(cè)試[J]. 喻其炳,朱榮榮,李川.  中國(guó)機(jī)械工程. 2014(15)
[6]雙穩(wěn)態(tài)壓電懸臂梁發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模及分析[J]. 孫舒,曹樹謙.  物理學(xué)報(bào). 2012(21)
[7]Vibration control of the finite L-shaped beam structures based on the active and reactive power flow[J]. LIU ChunChuan1,LI FengMing1,TANG Liang2 & HUANG WenHu1 1 P.O.Box 137,School of Astronautics,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China;2 P.O.Box 2729,National Laboratory of Space Intelligent Control,Beijing Institute of Control Engineering,Beijing 100190,China.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2011(02)
[8]Rainbow型壓電單膜片換能結(jié)構(gòu)負(fù)載電壓和輸出功率分析[J]. 劉祥建,陳仁文.  航空學(xué)報(bào). 2011(03)

碩士論文
[1]雙層懸臂梁壓電能量采集器特性研究[D]. 鄧勇.上海交通大學(xué) 2011
[2]基于壓電材料的多方向振動(dòng)能量收集系統(tǒng)的研究[D]. 李彬.南京航空航天大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3558784