該文提出了一種在壓電梁與末端質(zhì)量塊之間加裝一個彈簧的二自由度壓電俘能器。利用擴(kuò)展哈密頓原理建立了俘能器的機(jī)電耦合方程。仿真結(jié)果表明,當(dāng)壓電梁不屈曲時,壓電梁子系統(tǒng)與質(zhì)量塊-彈簧子系統(tǒng)之間的運(yùn)動相互影響,彈簧剛度、質(zhì)量塊的質(zhì)量對俘能器的俘能性能有重要影響。當(dāng)質(zhì)量塊-彈簧子系統(tǒng)的固有頻率為壓電梁子系統(tǒng)的固有頻率2倍時,系統(tǒng)為自參數(shù)共振系統(tǒng),此時的激勵閾值為最小,且俘能帶寬也會增大。 

【文章來源】：壓電與聲光. 2020,42(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

質(zhì)量塊-彈簧壓電俘能器的結(jié)構(gòu)

由表1中的系統(tǒng)參數(shù)和幾何尺寸及式(12)～(14)可得到系統(tǒng)的平衡點(diǎn)和壓電梁的f1隨m0的變化規(guī)律,如圖2所示。由圖2可知,Mc≈0.033 kg。當(dāng)m0<Mc時,只有1個平衡點(diǎn);當(dāng)m0>Mc時,系統(tǒng)有3個平衡點(diǎn),其中2個為穩(wěn)定平衡點(diǎn),用實(shí)線表示,一個為不穩(wěn)定平衡點(diǎn),用虛線表示(見圖2(a));當(dāng)m0<Mc時,隨著m0的增加f1減小;當(dāng)m0>Mc時,隨著m0的增加f1增大(見圖2(b))。

圖3為有、無彈簧時Vrms和壓電梁的位移隨著激勵幅值(A)變化的關(guān)系曲線。由圖可知,無論是否有彈簧,該系統(tǒng)都存在一個激勵閾值,只有A大于激勵閾值時,壓電梁才會發(fā)生參數(shù)共振。有彈簧時激勵閾值為0.5 m/s2,無彈簧時激勵閾值為4.2 m/s2。由此可知,在質(zhì)量塊與壓電梁之間加裝彈簧能夠大幅降低俘能器的激勵閾值。為了進(jìn)一步分析質(zhì)量塊-彈簧的直接共振與梁的參數(shù)共振,取A=0.3 m/s2<0.5 m/s2,梁的初始位移取5 mm,作出質(zhì)量塊和壓電梁時域圖,如圖4所示。


本文編號：3000185