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题名阶梯变厚度悬臂梁压电俘能器的低频振动性能分析
被引量：2
- 1
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作者
曹东兴
高彦辉
胡文华
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机构
北京工业大学机械工程与应用电子技术学院
机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室
天津理工大学机械工程学院
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出处
《北京工业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第7期719-726,共8页
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基金
国家自然科学基金资助项目(11672008)。
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文摘
提出了一种二级阶梯变厚度悬臂梁压电俘能器,利用传递矩阵法和有限元仿真分析了结构振动的固有频率,研究了压电悬臂梁的几何参数对固有频率的影响,并将计算结果进行对比,得到了很好的一致性.最后,仿真得到了这种俘能器的输出电压频响曲线.研究结果表明,与传统的等厚度悬臂梁压电俘能器相比,所设计的阶梯变厚度悬臂梁压电俘能器具有优异的低频特性,通过改变几何参数可以有效调控俘能器的共振频率,使其接近环境的振动频率,从而使得输出电压达到最高.研究结果可为采集环境中的低频振动能量,实现低功耗微电子元器件的自供电提供设计的理论依据.
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关键词
压电俘能器
变厚度悬臂梁
固有频率
低频振动
传递矩阵法
有限元仿真
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Keywords
piezoelectric energy harvester
cantilever beam with variable thickness
natural frequency
low-frequency vibration
transfer matrix method
finite element simulation
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分类号
TN384
[电子电信—物理电子学]
O322
[理学—一般力学与力学基础]
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题名附磁阶梯变厚度悬臂梁压电俘能器的理论建模及分析
被引量：4
- 2
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作者
曹东兴
高彦辉
张伟
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机构
北京工业大学机械工程与应用电子技术学院
机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室
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出处
《固体力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2019年第5期403-416,共14页
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基金
国家自然科学基金项目（11672008）,国家自然科学基金重点项目（11832002）资助
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文摘
论文建立了一种附磁阶梯变厚度压电悬臂梁的动力学模型并分析了系统的俘能特性.基于Euler-Bernoulli梁理论分段建立系统能量函数并引入非线性磁势能,利用Lagrange方程建立了系统机电耦合动力学方程;利用数值方法分析了磁间距对系统振动特性的影响,此外还研究了系统单稳态和双稳态响应,探讨了厚度比、长度比、磁间距和外激励幅值对系统动力学响应和俘能特性的影响.结果表明,磁间距是影响系统势能的主要因素,调节磁间距可使系统产生单稳态和双稳态响应,从而有效提高俘能器俘能特性;与传统等截面悬臂梁压电俘能器相比,通过优化结构参数,附磁阶梯变厚度悬臂梁压电俘能器能够发生明显的非线性振动现象,实现宽频带振动能量采集.
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关键词
俘能器
附磁阶梯悬臂梁
非线性振动
宽频带
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Keywords
vibration energy harvester
stepped cantilever beam with variable thickness and magnet
nonlinear vibration
broadband frequency
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分类号
TP2
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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