近年來,隨著微電子技術(shù)和無線技術(shù)的發(fā)展,手持型電子設(shè)備和無線傳感器進入了小型、低功耗化的時代,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)。而振動能是環(huán)境中最普通的一種能源,環(huán)境中的振動無處不在,對其采集加以利用顯得尤為重要。其中基于壓電效應(yīng)的振動能源采集技術(shù)作為新能源領(lǐng)域的一大亮點近年來備受關(guān)注。壓電振動能量采集器具有結(jié)構(gòu)簡單、能量密度高、壽命長等優(yōu)點,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象,分析其發(fā)電效應(yīng)與非線性動力學(xué)特性。本文研究對象為L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)電能力進行對比,分析其發(fā)電優(yōu)勢;研究各參數(shù)對L型壓電懸臂梁發(fā)電能力的影響;進一步對L型壓電懸臂梁進行結(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)。分析各因素對雙穩(wěn)態(tài)倒置L型壓電懸臂梁的發(fā)電性能的影響。對比研究雙穩(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。進一步對雙穩(wěn)態(tài)倒置L型梁的非線性動力學(xué)進行了實驗研究。推導(dǎo)雙穩(wěn)態(tài)倒置L型壓電懸臂梁的動力學(xué)方程,進行數(shù)值分析,研究... 

【文章來源】：北京工業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學(xué)位級別】：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 壓電懸臂梁的實驗研究現(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 課題來源
        1.4.2 課題研究內(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 實驗介紹
        2.2.1 實驗原理與設(shè)備
        2.2.2 實驗材料和夾具介紹
    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)電性能的對比
        2.3.2 不同尺寸對L梁發(fā)電性能的影響
        2.3.3 PZT不同鋪設(shè)長度和鋪設(shè)位置對L梁發(fā)電性能的影響
        2.3.4 外激勵幅值及外接負(fù)載對L梁發(fā)電性能的影響
        2.3.5 不同放置方式對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 不同外激勵幅值對雙穩(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比實驗
    2.6 本章小結(jié)
第3章 兩種雙穩(wěn)態(tài)梁結(jié)構(gòu)發(fā)電特性與非線性動力學(xué)對比實驗研究
    3.1 引言
    3.2 磁斥力雙穩(wěn)態(tài)的勢能分析
    3.3 兩種雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)電性能的實驗研究
        3.3.1 不同磁間距對兩種雙穩(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)電性能的對比研究
    3.4 兩種雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性的對比實驗研究
    3.5 本章小結(jié)
第4章 雙穩(wěn)態(tài)倒置L型梁非線性動力學(xué)行為及電學(xué)行為的實驗研究
    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型梁的周期運動和混沌運動實驗結(jié)果
        4.4.1 磁間距對雙穩(wěn)態(tài)倒置L型梁振動特性的影響
        4.4.2 外激勵幅值對雙穩(wěn)態(tài)倒置L型梁振動特性的影響
    4.5 動力學(xué)與電學(xué)行為之間的關(guān)系及正逆掃頻對振動特性的影響
    4.6 不同因素對混沌運動的影響
        4.6.1 磁間距對雙穩(wěn)態(tài)倒置L型梁混沌運動的影響
        4.6.2 外激勵幅值對雙穩(wěn)態(tài)倒置L型梁混沌運動的影響
    4.7 本章小結(jié)
第5章 雙穩(wěn)態(tài)倒置L型梁動力學(xué)模型的建立及其數(shù)值分析
    5.1 引言
    5.2 動力學(xué)方程的建立
    5.3 外激勵頻率對系統(tǒng)動力學(xué)與電學(xué)響應(yīng)的影響
    5.4 外激勵幅值對系統(tǒng)動力學(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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[6]雙穩(wěn)態(tài)壓電懸臂梁發(fā)電系統(tǒng)的動力學(xué)建模及分析[J]. 孫舒,曹樹謙.  物理學(xué)報. 2012(21)
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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：3558784