考虑材料非线性时压电发电悬臂梁的主共振响应分析 |
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引用本文: | 郭抗抗,曹树谦,.考虑材料非线性时压电发电悬臂梁的主共振响应分析[J].振动与冲击,2014,33(19):8-16. |
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作者姓名: | 郭抗抗 曹树谦 |
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作者单位: | 1.天津大学 机械工程学院力学系,天津 300072;;2.天津市非线性动力学与混沌控制重点实验室,天津 300072 |
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基金项目: | 国家自然科学基金资助项目(11172199);天津市自然科学基金重点项目(11JCZDJC25400) |
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摘 要: | 针对单晶压电悬臂梁发电系统进行了动力学建模及主共振响应分析。首先在考虑压电材料非线性的情况下,利用广义Hamilton原理、Rayleigh-Ritz法、Euler-Bernoulli梁理论等建立了单晶压电悬臂梁发电结构的机电耦合模型;其次利用多尺度法对系统进行了主共振二次近似响应分析,得到了谐振频率附近解的特性与系统参数的关系,揭示了压电材料非线性、外激励参数及负载电阻对系统响应的影响规律;最后通过数值计算验证了解析解的正确性。结论表明,压电材料的非线性特性会导致近似解的共振峰向左偏移,呈现软特性的非线性特征;当激励频率变化时,系统响应存在多解、跳跃等现象,多解区有2个稳定焦点和1个不稳定鞍点;主共振解的真正实现取决于系统的稳定性条件及初始条件的选取;系统存在最佳匹配负载电阻范围,对应系统的发电功率较大。
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关 键 词: | 压电发电悬臂梁 材料非线性 多尺度法 主共振 |
收稿时间: | 2013-8-20 |
修稿时间: | 2013-10-16 |
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