本文關鍵詞：饋能懸架壓電振子橫向振動分析

  更多相關文章： 壓電梁 位移激勵 時間相關邊界條件法 能量法 連續(xù)法

【摘要】：隨著科學技術的不斷發(fā)展與不可再生能源的不斷消耗,汽車的能源問題逐漸成為了汽車行業(yè)的熱門話題。發(fā)展新能源汽車和發(fā)展汽車的節(jié)能減排技術正逐漸成為汽車行業(yè)的研究熱點,能夠回收振動能量的壓電式饋能懸架也開始步入了人們的視線。在要求壓電式饋能懸架滿足懸架基本功能的同時,期望懸架具有較高的能量回收效率,即具有較高的機電轉換效率。作為壓電式饋能懸架的能量轉換構件,壓電振子的能量轉換效率嚴重影響到懸架的能量轉換效率。本課題研究壓電振子的橫向振動特性,為壓電饋能懸架的設計提供理論基礎。以MATLAB軟件為計算工具,通過能量法與連續(xù)法分析壓電梁的固有頻率與振型;通過ANSYS有限元法分析壓電梁的固有頻率與振型。所分析的壓電梁類型包括無附著質量塊的固支鉸支式壓電梁、有附著質量塊的固支鉸支式壓電梁、有附著質量塊的懸臂式壓電梁。根據分析,能量法、連續(xù)法與ANSYS有限元法得到的結果較為接近。通過能量法分析了壓電梁的長度、寬度和厚度等尺寸對壓電梁固有頻率值的影響,分析了附著質量塊的位置和厚度對壓電梁固有頻率的影響。根據分析,壓電梁的長度和厚度對梁固有頻率的影響較大,寬度對梁固有頻率的影響較小;壓電層厚度與總厚度的比值為0.8時,壓電梁的固有頻率較小;附著質量塊壓電梁的固有頻率受到質量塊參數的影響,影響規(guī)律與壓電梁的振型有關。本課題采用時間相關邊界條件法推導了固支鉸支式壓電梁在位移激勵下的位移與應變響應。根據時間相關邊界條件法分析了附著質量塊的參數對壓電梁位移與應變響應的影響,分析了激勵頻率對壓電梁位移與應變響應的影響。根據分析,激勵頻率取值為各階固有頻率值時,壓電梁的最大響應值出現極值的個數與固有頻率的階數有關。本課題通過臺架試驗測量了具有不同尺寸的多組壓電梁在激勵下的電壓響應值,并將實驗獲得的數據與理論分析的結果進行了比較。結果表明,臺架實驗與理論方法獲得了一致的結論。
【關鍵詞】：壓電梁 位移激勵 時間相關邊界條件法 能量法 連續(xù)法
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.33
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 研究背景及研究意義10-11
• 1.2 等截面梁橫向振動研究現狀11-12
• 1.2.1 國外研究現狀11-12
• 1.2.2 國內研究現狀12
• 1.3 壓電梁橫向振動的研究現狀12-14
• 1.3.1 國外研究現狀13
• 1.3.2 國內研究現狀13-14
• 1.4 本課題的主要研究內容14-16
• 第2章 壓電梁固有頻率的理論分析16-32
• 2.1 壓電梁的結構16-17
• 2.2 通過能量法分析壓電梁的固有頻率17-27
• 2.2.1 分析無質塊固支鉸支梁的固有頻率19-24
• 2.2.2 分析有質塊固支鉸支梁的固有頻率24-26
• 2.2.3 分析有質塊懸臂梁的固有頻率26-27
• 2.3 通過連續(xù)法分析壓電梁的固有頻率27-31
• 2.3.1 壓電梁的受力分析27-29
• 2.3.2 分析無質塊固支鉸支梁的固有頻率29
• 2.3.3 分析有質塊壓電梁的固有頻率29-31
• 2.4 本章小結31-32
• 第3章 結構尺寸對壓電梁模態(tài)的影響32-48
• 3.1 用有限元法對壓電梁進行模態(tài)分析32-36
• 3.1.1 建立壓電梁的三維模型32-33
• 3.1.2 單元的選擇33
• 3.1.3 設置材料的屬性33-34
• 3.1.4 網格劃分與約束34-35
• 3.1.5 模態(tài)分析與查看分析結果35-36
• 3.2 實例分析36-38
• 3.3 結構尺寸對壓電梁固有頻率的影響38-47
• 3.3.1 結構尺寸對固支鉸支梁模態(tài)的影響39-43
• 3.3.2 結構尺寸對懸臂梁模態(tài)的影響43-47
• 3.4 本章小節(jié)47-48
• 第4章 分析壓電梁在位移激勵下的響應48-65
• 4.1 基于能量法的壓電梁響應推導48-55
• 4.1.1 時間相關邊界條件法的位移表達式48-49
• 4.1.2 分析無質量塊壓電梁的響應49-54
• 4.1.3 分析有質量塊壓電梁的響應54-55
• 4.2 分析阻尼比對響應的影響55-57
• 4.2.1 激勵頻率遠離壓電梁的固有頻率時55-56
• 4.2.2 激勵頻率等于壓電梁的固有頻率時56-57
• 4.3 分析激勵頻率對位移響應的影響57-59
• 4.3.1 阻尼比取定值時57-58
• 4.3.2 阻尼系數取定值時58-59
• 4.4 分析質塊參數對壓電梁響應的影響59-64
• 4.4.1 激勵頻率遠離固有頻率值時59-60
• 4.4.2 激勵頻率等于第一階固有頻率值時60-61
• 4.4.3 激勵頻率等于第二階固有頻率值時61-62
• 4.4.4 激勵頻率等于第三階固有頻率值時62-64
• 4.5 本章小結64-65
• 第5章 臺架實驗與誤差分析65-71
• 5.1 實驗材料與儀器65-66
• 5.2 壓電梁的結構尺寸66-68
• 5.3 實驗步驟與結果分析68-70
• 5.3.1 實驗步驟68-69
• 5.3.2 實驗結果與分析69-70
• 5.4 本章小節(jié)70-71
• 結論71-73
• 參考文獻73-77
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果77-78
• 致謝78

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 曾一致;陶紅艷;劉天寶;余成波;王晟;;復合壓電振子非軸對稱優(yōu)化[J];四川兵工學報;2013年05期

2 周利生;圓柱形壓電振子的多維耦合換能器理論[J];聲學與電子工程;1993年02期

3 任露泉,楊志剛,佟金,曾平;雙彎曲型壓電振子的振動解析[J];壓電與聲光;1998年03期

4 張建輝;路計莊;夏齊霄;王守印;;壓電振子及流體對泵近場噪聲的影響[J];光學精密工程;2006年04期

5 張愛云;何R，

本文編號：1107753