悬臂梁压电振子频率调谐和发电能力研究

研究了一种带末端质量块的悬臂梁压电振子的频率调谐能力。理论分析了悬臂梁压电振子的结构尺寸对压电振子谐振频率和发电能力的影响关系,并分别对长度调谐和质量调谐前后的压电振子发电能力进行实验测试和对比分析。结果表明,增加悬臂长度或末端质量可以降低压电振子的谐振频率,减少悬臂长度或末端质量可以提高压电振子的谐振频率,但为达到更好的发电效果,降频调谐时,应该采用质量调谐法提高压电振子的输出功率,而升频调谐时．应该采用长度调谐法提高压电振子的输出功率．     

压电悬臂梁振动的模态控制

结合有限元分析方法与模态控制来抑制悬臂梁的振动.采用有限元分析方法研究悬臂梁的动态特性,建立其动力方程.在悬臂梁振动时应力最大或次最大处的上、下表面同位配置压电片,作为抑制悬臂梁振动的致动器.基于模态控制方法,设计了模态传感器和模态致动器.采用模态速度负反馈进行反馈控制,以此计算出各个作为致动器的压电片的控制电压,以抑制悬臂梁的振动.通过算例进行数值仿真,结果表明,以此方法布置压电片和输入控制电压,能迅速抑制悬臂梁的振动,可单独或同时控制几阶模态振动.     

ANSYS的两自由度宽频压电能量收集装置性能分析

以两自由度宽频压电能量收集装置为研究对象,基于ANSYS对其进行有限元分析,将两自由度压电振子与单自由度压电振子和二元阵列压电振子进行对比.将这三种结构在相同的参数条件下进行模态分析以及谐响应分析,证明两自由度压电悬臂梁能起到拓宽频宽的作用.     

基于PVDF的压电悬臂梁非线性动力学分析

针对传统非线性悬臂梁压电俘能器所采用的PZT压电材料具有一定脆性而导致在大变形过程中容易脆裂的问题,采用了塑性较好的PVDF作为压电能量采集器的压电材料,利用二维非线性欧拉-伯努利梁理论和哈密尔顿变分原理建立系统的非线性动力学方程。采用谐波平衡法给出了谐波响应的解析解,数值分析了激励频率和激励幅值等对系统非线性振动特性的影响。通过电路仿真进一步分析系统在不同的非线性振动状态下的不同电路回收特性。结果表明:大幅周期运动可以极大地提高系统的能量收集频带和能量收集效率,而混沌状态下产生的交流电流无法被稳定地整流并收集。     

悬臂梁式压电能量收集器的建模与分析

为了更加精确的表达悬臂梁式压电能量收集器的输出特性并优化其结构参数,设计一种分布参数建模法,首先根据Rayleigh-Ritz法和Euler-Bernoulli梁理论,建立悬臂梁式压电能量收集器的分布参数模型的偏微分方程;基于压电效应,通过高斯定理与基尔霍夫定律将机械部分与电路部分耦合起来,建立起压电能量收集器的分布参数模型,求出了机械振动响应和电学响应;基于分布参数模型,对压电能量收集器施加简谐激励,利用MATLAB计算末端质量块质量、结构尺寸对输出能量的影响,并进行负载阻抗匹配;最后通过实验来验证末端质量块对输出能量的影响以及分布参数模型的正确性。     

钝体-压电片风致振动能量收集优化试验

对不同参数的钝体-压电片系统进行了风洞试验,分析了钝体形状、质量和压电片长度对钝体风致振动响应及其能量转换特性的影响,验证了驰振理论模型。试验结果表明,相比梯形柱、圆柱和三角柱,方柱起振折减速度低、振幅响应大、能量输出高,其振幅、输出电压和功率最大分别能达到5D、0.55 V和0.378μW。质量增加引起结构阻尼比增大,从而临界折减速度增大,能量收集效果变差。随着压电片长度的增大,系统的能量输出增大,当压电片长度为3.5D时,系统能量收集效果最佳。     

带质量块单晶压电悬臂梁的建模与仿真分析

基于压电原理,建立了带质量块的单晶压电悬臂梁模型,并运用有限元软件ANSYS对其进行模态分析和谐响应分析,研究支撑层厚度电压输出的影响,并进行应力分析,解释产生该结果的原因,最后在此基础上提出优化模型.     

悬臂梁的有限元分析

运用有限元的思想,将悬臂梁化成若干三角形单元,考虑其单元的位移模式以及形态函数后,通过能量法,得到单元的刚度矩阵,而后对其进行整体分析,包括整体刚度矩阵的建立以及边界条件的引入等等。详细讨论了悬臂梁的位移以及应力和应变的变化情况,可以看出有限元针对此问题的收敛性很好。     

复合梯形压电悬臂梁能量收集器的特性研究

为了拓宽压电能量收集器的工作频带宽度并改善低幅值激励频率条件下的能量收集效率,本文将梯形悬臂梁应用到多悬臂梁压电能量收集器结构设计当中。依据梯形悬臂梁的尺寸及末端附加质量,通过双压电晶片与弹性基梁的等效化处理,计算和推导了系统的共振频率和传递函数,从而建立单梯形悬臂梁横向振动的数学模型,在此基础上分析推导了复合梯形压电能量收集系统模型。研究结果表明:复合梯形悬臂梁结构有效地拓宽了工作频带,更容易实现与环境振动频率的匹配共振从而提高发电效率。本文研究为优化多悬臂梁能量收集器的设计和应用具有重要的借鉴意义。     

悬臂拼装连续梁桥单悬臂拆除工艺分析与监控

连续梁桥的拆除施工受到设计条件、结构健康状态、场地情况等因素的制约,拆除方案各具特点。以苏州老兴贤桥拆除工程为例,介绍了悬臂拼装预应力混凝土连续梁桥单悬臂拆除工艺、计算分析方法,并与施工监测结果进行对比,以期为同类工程提供借鉴。     

钢纤维增强混凝土悬臂梁的试验研究

本文根据12根不同掺量钢纤维增强悬臂粱及3根普通混凝土梁的试验结果,初步分析了钢纤维增强后粱的受力特征及破坏过程。研究了钢纤维增强混凝土的开裂应变,极限应变及裂缝的分布规律,提出了钢纤维增强悬臂粱刚度及强度的计算方法。     

带外挑梁的构造柱受力性能研究

采用有限元方法分析了9组带外挑梁的构造柱在均布面荷载作用下的线弹性阶段的受力性能，并分析了影响构造柱受力的各种因素，对所得的数据采用多元线性回归，得出了考虑与墙体相互作用后该类型构造柱柱底截面平均应力的线弹性计算公式．通过与有限元计算值对比，该公式是可行的、偏于安全的。     

钢筋混凝土悬臂深梁正截面承载力计算

通过结构试验和非线性有限元分析，研究了钢筋混凝土悬臂深梁在集中荷载作用下的受力性能，并给出了正截面承载力计算公式．     

悬挑梁对结构受力特性影响分析

当梁对客运站的悬挑长度为0.9 m时,分别应用高层建筑结构空间有限元分析软件（SATWE）和结构分析软件（SAP2000）进行结构计算。在风荷载、多遇地震作用下,利用SAP2000的反应谱分析和SATWE弹性分析方法,分析结构的整体稳定性,水平层间最大位移、周期比、位移比,A、B轴两榀框架的轴压比。分析表明:不同软件建模分析结果存在差异;结构增加悬挑梁后,周期比增大,X方向上的层间位移和轴压比变化较小,但Y方向上层间位移变化较大。悬挑梁对建筑结构稳定性存在一定影响。     

配筋率影响钢筋混凝土悬臂梁碳纤维抗弯加固效果的有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件,对7根碳纤维布加固的钢筋混凝土悬臂梁(第I组)进行有限元模拟,对加固后的构件破坏的形态、抗弯承载力提高幅度以及构件破坏时钢筋的利用率进行了分析.分析发现,构件纵向受拉钢筋的利用率与加固效果密切相关.在此基础上,通过减小第I组构件纵向受拉钢筋的截面尺寸改变配筋率,重新建立了7根钢筋混凝土悬臂梁(第II组).分析表明,纵向配筋率较小,受拉钢筋利用越充分的受弯构件,其抗弯承载力提高幅度越明显,经济价值更为突出.     

基于Euler-Bernoulli方程微悬臂梁弛豫分析

为探讨微机电系统中悬臂梁结构弛豫动力学特性,本文基于Euler-Bernoulli方程,计入空气滑膜阻尼对悬臂梁弛豫过程的影响,采用分离变量法导出悬臂梁挠度弛豫表达式;给出临界阻尼、过阻尼、欠阻尼梁挠度弛豫算例;利用ANSYS中瑞利阻尼模型对微悬臂梁临界阻尼、过阻尼、欠阻尼弛豫进行仿真,挠度弛豫过程在梁固定端附近与理论差异较大,仿真数据与理论偏差随挠度增加.     

基于虚拟仪器的悬臂梁弯曲实验台的研究

文章利用杠杆原理,设计了一台能够检测悬臂梁弯曲变形的力学实验台,该系统靠传感器产生电信号,利用LabVIEW虚拟技术采集数据,完成信息的实时采集和处理。达到了信息准确及时,操作简便的目的。     

钢筋混凝土悬臂梁粘钢加固试验研究

本文采用电测法对外粘钢板的钢筋混凝土悬臂梁进行了试验研究,分析了其应力及变形特点,为实际工程中钢筋混凝土悬臂梁粘钢加固采用合理的粘钢方案提供了试验依据。     

钢框架柱带悬臂梁段拼接节点的弹塑性分析

通过有限元模拟研究了钢框架柱带悬臂梁段拼接节点在弹性极限状态和塑性状态下的应力分布规律，将其受力性能和变形能力与普通无拼接节点进行对比，分析2种不同连接节点的变形性能和不同连接刚度对节点承载性能的影响．结果表明：虽然带悬臂梁段拼接节点的梁翼缘、腹板均有所削弱，但其初始刚度和极限承载力受影响较小，且弹性刚度高于无拼接的焊接节点；而在塑性极限状态下，带悬臂梁段拼接节点的高强螺栓拼接会出现滑移，其转动能力要高于无拼接节点，可见利用拼接滑移耗散地震能量输入是可行的．