加装限位弹簧的机械式压电俘能器特性研究

该文提出了一种加装限位弹簧的机械式非线性多稳态悬臂梁压电俘能结构,建立了该系统的机电耦合方程,并分析该系统在简谐激励下的运动状态和俘能特性。对系统弹性恢复力及势能函数的分析表明,加装限位弹簧可以增大弹簧刚度,减小势能函数的势阱深度,易于实现系统的阱间运动,从而增大了俘能器的工作带宽。     

弹性振幅放大器对参数激励压电俘能器的影响

该文提出在参数激励压电俘能器中增设弹性振幅放大器。利用扩展哈密顿原理,建立了系统的动力学方程,通过数值仿真,研究了弹性振幅放大器及其刚度系数对俘能器性能的影响。研究结果表明,当压电梁未发生屈曲,且压电梁的固有频率与弹性振幅放大器固有频率比满足1∶2共振条件时,能够降低参数激励俘能器的激励阈值,并拓宽俘能器的频率带宽。此时的刚度系数称为共振刚度系数k_sr。研究表明,当弹性振幅放大器的刚度系数小于k_sr时,俘能器的平均输出功率、均方根电压峰值及频率带宽均随着刚度系数的增加而增加;当弹性振幅放大器的刚度系数大于k_sr时,随着刚度系数的增加,俘能器的频率带宽增大,均方根电压峰值略减小,而平均输出功率在激励幅值较大时趋于相同。     

一种多稳态变势能函数压电俘能器及其特性研究

该文在通常的双稳态变势能函数压电俘能器中,通过在运动磁铁的两侧分别加装固定磁铁的方式,提出了一种多稳态变势能函数压电俘能器结构。基于扩展的哈密顿原理建立了俘能器的动力学方程,分析了系统的势能函数的变化规律,研究了俘能器在简谐激励下的动力学特性和俘能特性。结果表明,多稳态对称变势能函数压电俘能器在较高的外频激励下具有较好的俘能性能,而多稳态非对称变势能函数压电俘能器在低频的外激励下也具有较好的俘能性能。