發(fā)布時間：2023-04-20 02:00

　　壓電俘能器是利用壓電效應(yīng)俘獲環(huán)境中的振動能量并將其轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備。隨著新能源技術(shù)、大數(shù)據(jù)、人工智能、微機(jī)電系統(tǒng)等高新技術(shù)的應(yīng)用和普及,易加工、無污染、結(jié)構(gòu)簡單的微型壓電俘能器受到了學(xué)者們的普遍關(guān)注。雙穩(wěn)態(tài)壓電俘能器是以雙穩(wěn)態(tài)壓電板模型為基礎(chǔ)制造而成的俘能器設(shè)備,利用雙穩(wěn)態(tài)壓電板獨(dú)一無二的非線性特性,可以提高壓電俘能器的俘能效率和俘能頻寬,使它成為目前新型發(fā)電中的一個研究熱點(diǎn)。主要針對中間固定、四邊自由的雙穩(wěn)態(tài)壓電俘能器,利用ABAQUS的UEL自定義微-壓電單元,引入Aifantis的應(yīng)變梯度理論并提出了微型雙穩(wěn)態(tài)壓電俘能器的仿真分析方法,分別分析了其宏觀和微觀結(jié)構(gòu)的固有頻率和輸出電壓,并利用有限元動態(tài)分析方法研究了雙穩(wěn)態(tài)壓電板的非線性行為對其工作頻率和俘能特性的影響。研究內(nèi)容主要有以下幾個方面。(1)設(shè)計宏觀雙穩(wěn)態(tài)板壓電俘能器的仿真模型,用有限元仿真的方法研究其各項(xiàng)特性,根據(jù)仿真結(jié)果對其進(jìn)行優(yōu)化,以得到輸出電壓最高、俘能效率最高的結(jié)構(gòu)�；诤暧^的雙穩(wěn)態(tài)板壓電俘能器的結(jié)構(gòu)模型,其核心部件由基板、壓電層、質(zhì)量塊以及電極組成,首先考察壓電層面積、溫度變化和質(zhì)量塊對系統(tǒng)固有頻率的影響;接著...

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 壓電材料的研究現(xiàn)狀
    1.3 雙穩(wěn)態(tài)壓電俘能器的研究現(xiàn)狀
    1.4 微型壓電俘能器的研究現(xiàn)狀
    1.5 有限元法及其在壓電俘能器中的應(yīng)用
        1.5.1 有限元法
        1.5.2 有限元法在壓電俘能器中的應(yīng)用
    1.6 本章小結(jié)
    1.7 課題主要內(nèi)容
        1.7.1 課題來源
        1.7.2 課題主要內(nèi)容
        1.7.3 論文的內(nèi)容安排
第2章 宏觀雙穩(wěn)態(tài)板壓電俘能器的設(shè)計和仿真
    2.1 引言
    2.2 雙穩(wěn)態(tài)板壓電俘能器的系統(tǒng)模型
    2.3 結(jié)構(gòu)固有頻率的研究
        2.3.1 溫度對結(jié)構(gòu)固有頻率的影響
        2.3.2 質(zhì)量塊對結(jié)構(gòu)固有頻率的影響
    2.4 輸出電壓的研究
        2.4.1 壓電層鋪設(shè)方式對輸出電壓的影響
        2.4.2 壓電層鋪設(shè)面積對結(jié)構(gòu)開路電壓的影響
    2.5 本章小結(jié)
第3章 宏觀雙穩(wěn)態(tài)板壓電俘能器的仿真和實(shí)驗(yàn)對比
    3.1 引言
    3.2 宏觀雙穩(wěn)態(tài)板的仿真分析
        3.2.1 宏觀雙穩(wěn)態(tài)板的有限元模型
        3.2.2 邊界條件和接觸
        3.2.3 仿真分析結(jié)果及討論
    3.3 實(shí)驗(yàn)介紹
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)原理和設(shè)備
        3.3.2 實(shí)驗(yàn)材料介紹
        3.3.3 實(shí)驗(yàn)夾緊裝置的設(shè)計
        3.3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    3.4 仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)的對比及討論
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于應(yīng)變梯度理論的自定義微-壓電單元
    4.1 引言
    4.2 ABAQUS用戶子程序
        4.2.1 ABAQUS的腳本語言接口
        4.2.2 ABAQUS的用戶子程序接口
        4.2.3 ABAQUS用戶子程序的開發(fā)環(huán)境
        4.2.4 UEL子程序的編寫和運(yùn)行
        4.2.5 input輸入文件的編寫
    4.3 考慮應(yīng)變梯度理論的本構(gòu)關(guān)系
        4.3.1 經(jīng)典彈塑性理論本構(gòu)關(guān)系
        4.3.2 Aifantis的應(yīng)變梯度理論
    4.4 應(yīng)變梯度理論的有限元實(shí)現(xiàn)
    4.5 微-壓電單元的開發(fā)和運(yùn)用
    4.6 數(shù)值算例驗(yàn)證
    4.7 本章小結(jié)
第5章 微型雙穩(wěn)態(tài)壓電俘能器的仿真研究
    5.1 引言
    5.2 微型壓電俘能器的模型
    5.3 俘能效率分析
        5.3.1 俘能特性分析
        5.3.2 非線性頻寬
    5.4 多態(tài)現(xiàn)象
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝



本文編號：3794656