發(fā)布時間：2018-07-12 21:23

  本文選題：能量采集 + 壓電陶瓷��； 參考：《湘潭大學》2014年碩士論文

【摘要】：科技的發(fā)展帶來了工業(yè)的巨大進步，同時也帶來了環(huán)境的污染。車輛等交通工具的振動噪聲、大型機械的工作噪聲給人們帶來了不舒適，嚴重影響了人們的健康。隨著智能材料的研究與應(yīng)用愈來愈廣泛，壓電材料和電流變材料，均有響應(yīng)速度快、電控性能好、無電磁干擾的良好性能，在振動控制和減噪方面也引起了人們的重視。 同時這些噪聲作為振動能，也是一種再生的可利用能源。將空氣中的振動能轉(zhuǎn)化或收集并加以利用也成為科學家們的一個關(guān)注方向。壓電材料將振動能轉(zhuǎn)化成電能的功率雖然不高，但伴隨著小功率器件的發(fā)展，功耗也不斷降低，其在能量采集方面應(yīng)用平臺越來越多。本文研究了兩種基于振動的壓電材料的能量采集裝置：d31式——懸臂梁型和d33式——圓柱型。在對兩種類型壓電振子有限元仿真的基礎(chǔ)上，進行了能量采集裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計及實驗分析。具體研究內(nèi)容如下： 1、總結(jié)了壓電能量采集研究技術(shù)的現(xiàn)狀，，包括壓電結(jié)構(gòu)的研究、壓電理論的研究、壓電電路的設(shè)計，并推導了壓電結(jié)構(gòu)產(chǎn)生電壓的一般表達式。 2、利用有限元分析軟件ANSYS對懸臂型和圓柱型壓電振子進行了靜態(tài)分析和模態(tài)分析，獲得了兩種壓電振子的固有頻率和振型，并研究了壓電振子尺寸對結(jié)構(gòu)和發(fā)電性能的影響。 3、針對兩種壓電振子的振動形式分別為d31和d33，制作了兩類不同的夾具體，從而組成了兩種不同的壓電能量采集裝置，分別對它們的發(fā)電性能進行了實驗性能測試。 4、對兩種形式能量采集裝置的應(yīng)用分別進行了研究。利用d31式-懸臂梁型能量采集裝置點亮二極管；利用d33式-圓柱型能量采集裝置為電流變液供電，可以發(fā)現(xiàn)改變了電流變液結(jié)構(gòu)，首次完成了壓電材料為電流變材料供能的可視化實驗驗證。并設(shè)計了幾種壓電材料與電流變材料結(jié)合的自供能減振器。
[Abstract]:The development of science and technology has brought great progress in industry, and it also brings environmental pollution. The vibration and noise of vehicles such as vehicles, the working noise of large machinery bring discomfort to people and seriously affect people's health. As the research and application of intelligent materials become more and more extensive, the piezoelectric materials and electrorheological materials have response. High speed, good electrical control performance and good performance without electromagnetic interference have also attracted people's attention in vibration control and noise reduction.
At the same time, the noise, as a vibrational energy, is also a renewable energy. It is a concern for scientists to convert or collect and use the vibration energy in the air. The power of the piezoelectric material is not high, but with the development of small power devices, power consumption is also decreasing. There are more and more application platforms for quantity acquisition. In this paper, two kinds of energy acquisition devices for vibration based piezoelectric materials are studied: d31 - type - cantilever beam and d33 - cylindrical type. On the basis of the finite element simulation of two types of piezoelectric vibrators, the structure design and experimental analysis of the energy acquisition device are carried out. Below:
1, the current situation of piezoelectric energy acquisition research technology is summarized, including the research of piezoelectric structure, the research of piezoelectricity theory, the design of piezoelectric circuit, and the general expression of voltage in piezoelectric structure.
2, the static analysis and modal analysis of the cantilever and cylindrical piezoelectric vibrators are carried out by the finite element analysis software ANSYS. The natural frequencies and modes of the two kinds of piezoelectric vibrators are obtained, and the influence of the size of the piezoelectric vibrator on the structure and the power generation performance is also studied.
3, the vibration forms of the two kinds of piezoelectric vibrators are d31 and d33 respectively, and two different kinds of pinch concrete are made. Thus, two different piezoelectric energy acquisition devices are formed, and their performance test performance is tested respectively.
4, the application of the two types of energy acquisition devices is studied. Using the d31 - cantilever beam energy acquisition device, the light diode is lit and the d33 cylindrical energy acquisition device is used for the electrorheological fluid power supply. The structure of the electrorheological fluid can be changed and the visualization experiment of the piezoelectric material for the electrorheological material is completed for the first time. Several kinds of self powered shock absorbers combined with electrorheological materials are designed and verified.
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TB535

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本文編號：2118504