双晶片悬臂梁式压电传感器的有限元仿真研究

压电传感器作为一种便捷、高效的传感器类型,越来越受到人们的青睐.为研究压电传感器机电耦合能力,将压电高聚物聚偏氟乙烯(PVDF)黏结而成的压电双晶片悬臂梁作为研究对象,利用有限元分析软件ANSYS Workbench,首先完成对模型的构建和模态分析,得出模型的固有频率和固有振型,再建立压电材料的压电本构方程,对压电双晶片悬臂梁模型发电量进行模拟仿真,最后将仿真结果与前人研究结果相对比.分析得出:在10 mm的形变量下,能够产生最大320 V左右的瞬时电压,这与前人的研究结果相近,验证了仿真结果的准确性,同时也证实了压电双晶片悬臂梁作为压电传感器的可行性.     

风力场中基于钝体绕流的压电俘能研究

为研究风力场中基于钝体绕流的压电俘能器的性能,本文基于ANSYS Workbench仿真平台,建立流固压电三场耦合模型,对置于圆柱钝体的柔性压电片在风力场中的发电情况进行仿真分析。分析结果表明,在卡门涡街的作用下,柔性压电片因两侧压力不同而产生振动,电压的输出随时间的变化按照正弦曲线变化,最大电压和最小电压随时间变化的曲线对称,柔性压电片等效应力的幅值和输出电压峰值随流体流速和阻流钝体直径的变化而变化。该研究探究了压电浮能器的性能,对压电俘能器给无线传感器供能具有实际意义。     

基于卡门涡街效应的压电悬臂梁的发电仿真分析

为研究压电体在海洋中受迫振动发生形变产生电场的复杂问题,本文以柔性压电片(聚偏氟乙烯作为压电体)为例,基于ANSYS有限元仿真软件,建立流体固体压电三场耦合的仿真模型,研究基于卡门涡街效应的柔性压电悬臂梁的发电能力与水速、圆柱直径、压电片尺寸之间的关系。分析结果表明,在压电片尺寸和水流速度相同的情况下,圆柱直径为40mm时,产生的电压最大为1.95V;在压电片尺寸和圆柱直径相同的情况下,水流速度为0.2m/s时,产生的电压最大为1.95V;在水流速度和圆柱直径相同的情况下,当压电片长度为170mm时,产生的电压最大为1.85V。该研究为以后相关研究提供了理论基础。