【摘 要】
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本文综述应用内共振加强振动能量采集的研究进展.振动能量采集技术基于共振将特定频率的机械能转化为电能,近年来引起越来越广泛的关注.振动能量采集需要解决的关键动力
【机 构】
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上海大学,力学系,上海,200444;上海市应用数学和力学研究所,上海,200072;力学在能量工程中应用重点实验室,上海,200072
【出 处】
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第九届全国动力学与控制青年学者研讨会
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本文综述应用内共振加强振动能量采集的研究进展.振动能量采集技术基于共振将特定频率的机械能转化为电能,近年来引起越来越广泛的关注.振动能量采集需要解决的关键动力学问题是尽可能拓宽可采集能量的频率范围.拓宽采集频率范围的一种方法是主动引入非线性,从而产生幅频特性曲线的弯曲和跳跃,以此扩大了共振的范围.此外非线性的多稳态和混沌运动也有可能用于加强能量采集.这方面国内外学者已经有大量研究.内共振也是种典型的非线性特性,但其他课题组尚没有将这一特性应用于振动能量采集.本课题组在研究输液管超临界流动时,曾发现内共振是将出现双跳跃现象1,2,能进一步扩大共振范围.因此,内共振可能是扩宽能量采集的一种新的机制.我们先设计一种基于磁力非线性作用的压电式内共振能量采集器,在多种随机激励下,仿真表明内共振导致更高的输出电压3.我们还利用跳跃振子的几何非线性设计一种电磁式内共振能量采集器.用多尺度法得到了具有双跳跃特征的幅频响应特性,并进行了数值验证.在几种随机激励下,数值内共振导致更大的输出功率4.为进行实验验证,设计了用L形梁的压电能量采集器,在非线性磁力作用下,调制到内共振状态.数值仿真和实验结果都表明,内共振导致更宽的能量采集频率范围5.
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