| 基于自旋梁的压电振动能量采集与动力学分析 |
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| 引用本文： | 赵翔,袁铭泽,方仕童,李映辉.基于自旋梁的压电振动能量采集与动力学分析[J].力学学报,2023(10):2228-2238. |
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| 作者姓名： | 赵翔 袁铭泽 方仕童 李映辉 |
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| 作者单位： | 1. 西南石油大学土木工程与测绘学院;2. 深圳大学机电与控制工程学院;3. 西南交通大学力学与航空航天学院 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金资助项目(12072301)； |
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| 摘 要： | 为研究轴向载荷及梁上外激励共同作用下自旋梁结构强迫振动的压电振动能量采集问题,文章提出运用格林函数法求解自旋梁压电俘能器强迫振动下的电压解析解.基于Euler-Bernoulli梁理论,采用扩展Hamilton原理及PZT-5A压电本构,建立了自旋梁压电俘能器强迫振动的力电耦合模型.采用Laplace变换法求得耦合振动方程的格林函数解,并根据线性叠加原理和格林函数的物理意义,对耦合的系统方程进行解耦,进而求得强迫振动下自旋梁压电俘能器的电压解析解.数值计算中,通过与现有文献中的解析解以及实验结果进行对比,验证了本文解的有效性,并分别分析了自旋梁压电俘能器的压电响应与电阻、转速等重要物理参数之间的关系.数值分析研究表明:(1)自旋梁俘能器的压电响应随电阻阻值的增大而增大,直至阻值达到最优负载电阻;(2)通过调高转速,可以提高压电俘能器的最大输出电压;(3)通过降低轴向载荷,可在保持俘能器高效工作的情况下改善俘能器的高基频现象.
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| 关 键 词： | 自旋梁 压电俘能器 格林函数 Laplace变换 力-电耦合 |
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