带附加质量块的压电圆板能量采集器振动分析

基于圆板的压电能量采集技术在取代化学电池为低功耗电子器件提供能源方面具有巨大的潜能. 本文通过理论建模和数值仿真研究了考虑附加质量接触面积的压电圆板能量采集器的采集性能. 首先, 基于基尔霍夫薄板理论, 用广义哈密顿原理推导了带附加质量块的压电圆板能量采集器的机电耦合方程, 并用伽辽金法对方程近似离散, 通过离散方程得到电压、功率输出和最优负载阻抗的闭合解. 用有限元仿真对所提出的理论模型进行了验证, 结果表明该理论模型可以成功地预测压电圆板能量采集器输出电压和功率. 最后, 基于闭合解探讨了负载阻抗、附加质量块、压电圆板的内外半径等相关参数对压电圆板能量采集器固有频率、输出电压和功率的影响. 结果表明, 当质量块与复合板的接触半径足够小(本文中接触半径小于板半径的1/14)时, 质量块与复合圆板的接触面积可以忽略; 相较于无孔的压电片, 内径位于2.5 ~ 4 mm范围内的压电片可以提高能量采集器的采集性能; 附加质量、压电片外径和负载阻抗的合理选择既可以降低压电圆板的固有频率, 还可以提高其采集性能.      

双稳系统的频率耦合与随机共振机理

分析了处于双势阱中的粒子在单一频率信号和双频信号作用下的运动形式,给出在双频信号作用下双稳系统的响应幅值与激励幅值的近似解析关系,揭示了非线性系统所特有的不同频率之间的频率耦合现象和激励输入的频率能量向另一频率转移的渗透现象.从动力学机理和频谱分布的角度进行分析,深化了对双稳系统随机共振机理的认识.数值仿真结果证明了理论分析的有效性.     

Fluctuations and dissipations in stochastic energetic resonance

By analyzing the fluctuations and dissipations of a Brownian particle colliding with the molecules in a fluid, the work exchanged between the Brownian particle constrained in a bistable potential well and an external periodic force is investigated. Characters of the stochastic energetic resonance are found and studied at different intensities of fluctuations and dissipations. The microscopic mechanism of energy exchange between the Brownian particle and the external force is revealed. The method used in this study provides a novel way of controlling the stochastic energetic resonance.     

基于纳米铜涂层的超浸润织物的制备及应用——推荐一个化学科普实验

纳米材料功能化的新型织物因具有抗污、防水等特性，得到了广泛应用，但背后的原理却少有了解。本实验通过铜还原反应，在织物表面生成纳米铜涂层，得到超疏水织物；通过氧化处理，使织物展现出水下超疏油、油下超疏水性。通过展示铜超浸润织物的特性，并结合多种互动方案探究背后的原理，具有重要的科普意义和价值。