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。     

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.     

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．     

系统参数对三稳态压电俘能器性能影响分析

基于 Euler-Bernoulli 梁假设,通过广义 Hamilton 变分原理建立了三稳态压电悬臂梁俘能系统的分布参数型力电耦合方程,利用多尺度法得到方程的解析解。重点研究了初始起振位置以及材料参数等对系统动力响应的影响。结果表明：选择合适的初始起振位置可使系统更容易进入高能轨道,产生大幅阱间运动;通过合理的调节磁铁间距可提高系统的俘能效果。阱间运动的输出功率和最优负载阻抗随着压电常数的增大而增大,随着介电常数的增大而减小;优化系统参数可提高工作频率范围和输出功率。     

运动状态下压电参数的测量

压电学是晶体物理学的一个重要分支，而测试压电晶体的物理性质，已成为压电晶体研究和应用中非常重要的内容。介绍一种使样品处于运动状态下测试其压电参数的方法，即动态法的一种—传输法。传输法是比较广泛、严密、方便的一种测试方法。     

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。     

周期变异免疫克隆算法在压电悬臂梁振动控制中的应用研究

文章首先建立了悬臂梁的振动数学模型和控制传递函数模型,在此基础上设计了基于周期性变异概率免疫克隆优化的控制算法。该算法避免了精确计算系统参数的繁琐工作,改进了悬臂梁主动振动抑振的控制律设计方法,实现了悬臂梁主动抑振的自学习控制,并构建了压电智能悬臂梁的实验系统。通过对比实验表明:文中所提出的算法收敛速度高、控制效果好,并且能够通过学习自动调整控制参数,使用方便。     

细观结构参数对功能梯度压电板的力场和挠度场的影响

假定功能梯度压电材料的物性参数沿着厚度方向,按照幂函数、e指数函数及正弦函数3种不同的梯度模型分布,从三维电弹性耦合的基本方程出发,采用层合模型并利用状态变量法对功能梯度压电板的应力场和挠度进行分析.分别考虑作用机械荷载和电荷载,并且在此基础上分析了不同的材料组份和几何尺寸对功能梯度压电材料的板得力场和挠度场的影响,并对数值结果进行了对比分析研究.为功能梯度压电结构设计及材料优化提供一定参考依据.     

锰掺杂对四元系压电陶瓷压电性能的影响

采用传统的电子陶瓷工艺制备了高性能四元系压电陶瓷（PZN－PMS－PZT－γMnO2)，考察了不同剂量锰掺杂对压电陶瓷的压电性能的影响，包括：居里温度（Tc）、机电耦合系数（kp)、压电常数（d33)和机械品质因素（Qm)，由于内偏置场的影响，居里温度Tc随锰含量的增加而增加，kp和d33随Mn含量的增加而减小，而Qm表现出较复杂的变化规律，随Mn含量的增加Qm先增加，当质量分散γ＝0．2％时，达到最大值1000，当γ＝0．2％时，Qm下降，实验结果表明：当质量分数γ＝0．2t%的锰掺杂压电陶瓷具有较好的压电性能：Tc=349℃、kp=0.60,d33=380(10s^-12C／N和Qm=1000。     

基于经验遗传-单纯形算法和结构物理响应识别结构物理参数的方法

对于复杂的大自由度系统的反演分析,遗传算法每步计算中包含大量的正演分析,成为限制遗传算法运行速度的瓶颈.减少反演分析中的正演计算次数,是扩大遗传算法适用范围的有效途径.经验遗传-单纯形算法正是解决这一问题的有效方法.将该方法应用于时间域实测结构部分的物理响应来识别结构物理参数.结果表明,该方法精度高、搜索效率高、抗噪能力强、对不完全信息情况有很好的适应性.     

压电变压器等效电路参数测量及性能模拟

压电变压器与传统的电磁变压器相比较,具有体积小、重量轻、升压比高、不易燃、无电磁污染等特点,是电子信息系统中不可或缺的重要元件,因而获得广泛应用。该文用Y参数等效电路模型,通过Agilent-4294A测得了径向振动压电变压器的相关等效电路参数:R、L、C、Cd1和Cd2,并比较了参数的测试值与理论值,分析了其误差。将所得参数带入物理等效电路模型,模拟和分析了径向振动压电变压器的升压比、输出功率和转换效率随负载变化的特性。     

基于ABAQUS的压电悬臂梁有限元仿真分析

介绍了压电效应与压电材料相关理论及大型有限元分析软件ABAQUS及其力电耦合场分析功能,采用有限元软件ABAQUS对压电材料悬臂梁进行分析.建立了ABAQUS软件压电悬臂梁实体模型,设定几何尺寸和材料特性参数进行性能仿真,具有很好的通用性.讨论了不同电压下电压-位移变化关系.算例结果表明ABAQUS计算结果同理论解吻合很好,具有较高的精度.     

无线传感器网络在悬臂梁试验中的应用

运用TinyOS软件对无线传感器编程,使节点构成无线传感器网络,并将其应用于大型土木结构的健康监测。首先介绍了无线传感器网络的特征和TinyOS操作系统,然后叙述了采用Micaz构成的无线传感器网络进行悬臂梁模态频率测试的过程,最后讨论了程序编写和试验方法的有关问题,并将试验结果与有线传感器及有限元分析结果进行了比较。结果表明,该试验方法是有效可行的。     

自回转车刀的结构参数分析与研究

自回转车刀是一种结构先进的新型刀具。本文从理论上分析研究了自回转车刀的工作原理、结构参数的选择计算方法,并给出了较为实用的两种刀具结构。试验证明这种车刀在加工难加工材料方面具有很好的切削性能。     

基于压电技术的结构健康诊断便携式系统

针对在对附着于结构表面的压电材料的阻抗检测中高性能阻抗分析仪价格昂贵,不便于携带的问题．设计开发出一种便携式的小型阻抗测量系统．用该小型阻抗测量系统对机械结构中螺栓松动的情况进行反复实验,结果证明：所设计的阻抗测量系统的精确度与目前商用的多用途阻抗分析仪相差无几,不但可以对机械结构进行实时在线损伤检测,而且对于微小损伤的检测也非常有效．     

双悬臂式压电振动给料器设计与性能分析

现代化的自动装配对物料输送的平稳性和精确性提出了更高的要求,为了满足工业需求,设计了一种采用矩形压电振子作为激振源、以垂直驱动方式工作的压电振动给料器.通过对双悬臂式压电振动给料器进行简化,并建立其动力学模型,推导出固有频率以及装置振幅的表达式,分析了影响固有频率和振幅的因素.利用ANSYS Workbench软件对装...     

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．     

压电驱动器和传感器的ANSYS模拟分析

建立了压电材料的本构方程，利用由压电聚合物聚偏氟乙烯（PVDF）粘结而成的双压电晶片悬臂梁模拟压电驱动器和传感器，使用大型通用有限元软件ANSYS8．0进行模拟分析，并与理论值进行比较，结果表明：ANSYS8．0的模拟结果与理论值十分的接近，因此，用ANSYS8．0对压电材料的驱动器模型和传感器模型进行模拟是可行的．