变截面压电悬臂梁系统的建模与实验验证

为对变截面压电悬臂梁系统的性能进行预测、分析和优化,该文对部分覆盖压电材料的悬臂梁数学进行了建模和分析。首先根据系统的动能、悬臂梁和压电片的热力学焓等能量关系的描述,应用拉格朗日方程得到系统的机电运动方程;再采用假设模态法并依据压电悬臂梁的边界条件和相容条件,给出系统的模态振型和自然频率的计算方法。实验结果表明,测量得到的一、二阶模态频率与理论模型计算的误差小于1%,测得的频率响应和理论预测吻合,提高了压电悬臂梁模型预测的精度。     

非线性磁式压电振动能量采集系统建模与分析

为便于评价、优化磁式压电振动能量采集系统的性能,系统研究了该类系统的建模与分析方法,建立了非线性的分布参数模型用于描述系统的非线性动力学行为,并采用谐波平衡法给出了谐波响应的解析解.随后利用仿真模型分析了磁铁间距、加速度幅值、负载阻抗对输出功率的影响,比较了不同激励频率和加速度幅值下的最优阻抗.结果表明:双稳态特性适用于低强度的振动环境,且愈接近临界区域,输出功率愈高,而单稳态渐硬特性适用于高强度振动环境,其最优间距并不靠近临界区域;阱间大幅运动和阱内小幅运动均存在高低能量态共存的现象,愈接近临界区域,现象愈明显;激振频率是影响最优负载阻抗的决定性因素.