壓電式能量收集器能夠替代電池為各類微小型器件提供能量,因其具有輸出功率可觀和輸出電壓高的優(yōu)點而有著廣闊的發(fā)展前景。本文針對振動頻率為5 Hz²5 Hz的汽車振動能量收集問題提出了一種新型壓電式能量收集器模型,并完成理論分析、有限元仿真和實驗測試等相關(guān)研究。全文工作總結(jié)如下:首先,利用機械振動理論對單懸臂梁壓電式能量收集器進行分析;在此基礎(chǔ)上,通過軟彈簧連接兩個單懸臂梁壓電式能量收集器,構(gòu)成耦合振蕩器。分析結(jié)果表明,耦合振蕩器模型中各個振蕩器具有更寬的工作頻段。基于耦合振蕩器模型,設(shè)計了一種包含兩個振蕩器(振蕩器1和振蕩器2)的壓電式能量收集器結(jié)構(gòu),并確定各部件的材料參數(shù)和幾何參數(shù)。其次,利用ANSYS仿真軟件對設(shè)計的壓電式能量收集器進行結(jié)構(gòu)靜力學分析、模態(tài)分析、瞬態(tài)響應分析和諧響應分析。結(jié)構(gòu)靜力學分析計算了能量收集器在靜止狀態(tài)下產(chǎn)生的應變和應力。模態(tài)分析研究了壓電式能量收集器每個振蕩器的固有頻率以及對應振型。瞬態(tài)響應分析比較了能量收集器在不同外界激勵下的輸出性能。諧響應分析得到了能量收集器輸出性能的頻率響應,據(jù)此進一步探討了能量收集器在耦合作用下工作頻段的變化,為...

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 機械能能量收集簡介
    1.2 壓電式能量收集器
        1.2.1 壓電材料
        1.2.2 壓電式能量收集器的電極模式
        1.2.3 壓電式能量收集器的結(jié)構(gòu)
    1.3 研究意義及目的
    1.4 論文的主要研究內(nèi)容
第二章 壓電式能量收集器結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.1 壓電方程
    2.2 壓電式能量收集器模型理論分析
        2.2.1 單懸臂梁壓電式能量收集器理論分析
        2.2.2 耦合振蕩器理論分析
    2.3 基于耦合振蕩器模型的壓電式能量收集器設(shè)計
        2.3.1 模型結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.3.2 能量收集實現(xiàn)過程
        2.3.3 能量收集器材料的選取
    2.4 本章小結(jié)
第三章 壓電式能量收集器的有限元仿真
    3.1 有限元仿真前處理
        3.1.1 定義材料屬性
        3.1.2 網(wǎng)格劃分方法
    3.2 結(jié)構(gòu)靜力學分析
    3.3 模態(tài)分析
    3.4 瞬態(tài)響應分析
        3.4.1 仿真環(huán)境設(shè)置
        3.4.2 仿真結(jié)果分析
    3.5 諧響應分析
        3.5.1 仿真環(huán)境設(shè)置
        3.5.2 仿真結(jié)果分析
    3.6 本章小結(jié)
第四章 壓電式能量收集器的制作和測試
    4.1 壓電式能量收集器的制作
        4.1.1 簧片的制作
        4.1.2 支架的制作
        4.1.3 整體樣機的制作
    4.2 環(huán)境振動模擬平臺搭建
        4.2.1 功能需求分析
        4.2.2 平臺搭建
    4.3 實驗結(jié)果及分析
        4.3.1 實驗流程
        4.3.2 實驗結(jié)果記錄及分析
        4.3.3 誤差分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡介



本文編號：3817219