為探究磁-機(jī)-壓電耦合型三穩(wěn)態(tài)壓電能量采集器的非線性動(dòng)力學(xué)行為,利用磁偶極子點(diǎn)荷方法計(jì)算得到了能量采集器末端受到的非線性磁力,基于歐拉-伯努利梁理論和拉格朗日方程建立了三穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)能量采集器的分布參數(shù)機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)模型,仿真分析了系統(tǒng)參數(shù)(d、d_g)對(duì)能量采集器的勢(shì)能、磁力以及非線性動(dòng)力學(xué)輸出特性的影響。研制了磁-機(jī)-壓電耦合型三穩(wěn)態(tài)振動(dòng)能量采集器原理樣機(jī),搭建了樣機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論模型與仿真結(jié)果的正確性。研究結(jié)果表明:適當(dāng)調(diào)整d和d_g可使壓電振動(dòng)能量采集器分別作單穩(wěn)態(tài)、雙穩(wěn)態(tài)和三穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng),其中三穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)存在3個(gè)勢(shì)能阱,勢(shì)能阱的深度和寬度均小于雙穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)能量采集器的勢(shì)能阱深度和寬度,這有利于提升振動(dòng)能量采集器的工作頻帶和采集輸出效率。

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

圖1所示為研究的磁-機(jī)-壓電耦合型三穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)能量采集器結(jié)構(gòu),它主要由壓電雙晶片懸臂梁和3個(gè)磁鐵構(gòu)成,壓電雙晶片懸臂梁一端固定在基座左側(cè)面板上,另一端連接于磁體A(稱為末端磁鐵);兩片尺寸和材料特性相同的壓電陶瓷片分別粘結(jié)在懸臂梁基板根部的上、下表面,兩壓電陶瓷片的極化方向相反....

UBA=μ04π[mB∥rBA∥23-(mB?rBA)?3rBA∥rBA∥25]?mA(9)由圖2可知,

圖3是d=25mm、dg分別為0mm、10mm、17mm、20mm、30mm、100mm時(shí)能量采集器的勢(shì)能和磁力仿真結(jié)果。由圖3(a)所示結(jié)果可知,在保持d不變的前提下,隨著dg的逐漸增大,采集器依次經(jīng)歷雙穩(wěn)態(tài)、三穩(wěn)態(tài)和單穩(wěn)態(tài)3種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在dg=0mm時(shí),兩個(gè)外....

圖4d對(duì)系統(tǒng)勢(shì)能和磁力的影響圖4所示是dg=17mm、d分別為15mm、20mm、30mm、35mm、50mm時(shí)能量采集器的勢(shì)能和磁力仿真結(jié)果。由圖所示結(jié)果可知,隨著d的逐漸減小,采集器直接從單穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到三穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)狀態(tài),其勢(shì)能曲線也逐漸從單勢(shì)能阱變成三勢(shì)能阱....

本文編號(hào)：3990874