双稳态板压电能量采集器的动力学建模分析及实验研究

来源 :第十六届全国非线性振动暨第十三届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ajunyx
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  本文研究对象为对边简支板结构,该简支板由基体层、压电层和保护层组成.基体层的材料为碳纤维,压电层的材料为PVDF.在基体层上下表面粘贴1块压电片.并在板的中心位置处,上下各放一对磁铁,每对磁铁起到相互吸引或相互排斥的作用,从而引入非线性磁力,使得系统具有双稳态特性,提高系统的发电量.本文针对双稳态压电对边简支板结构进行了动力学建模、分析和实验研究.首先,通过有限元分析优化了压电片在上下表面中的贴片位置.其次,基于Von Karman大变形理论,结合Hamilton原理和Galerkin原理建立双稳态压电板的非线性动力学方程,并得到系统的总势能函数.运用多尺度方法,分析各参数对系统响应的影响,研究磁铁间距以及其他参数对系统产生双稳态现象的影响.最后,通过实验研究发现,与无磁铁结构相比,带有磁铁的结构具有更高的输出功率.在相同磁间距下,当磁铁间相互吸引时,该结构具有频率较低、带宽较宽的优点,使得结构适用于频率较低、带宽较宽的场合;而当磁铁间相互排斥时,结构频率较高,适用于高频的场合.
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