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混合式三稳态压电能量俘获器动力性能分析
1
作者
唐礼平
胡庆南
韩婷婷
《安徽建筑大学学报》
2024年第1期68-74,共7页
为了提高压电能量俘获器在低强度外界激励下的俘能表现,基于三稳态压电悬臂梁能量俘获器模型,在U形框架和基底之间以及压电悬臂梁固定端与U形框架之间分别装置一个弹性放大器,提出一种混合式三稳态压电能量俘获器(TPEH+DEM)模型。基于Ha...
为了提高压电能量俘获器在低强度外界激励下的俘能表现,基于三稳态压电悬臂梁能量俘获器模型,在U形框架和基底之间以及压电悬臂梁固定端与U形框架之间分别装置一个弹性放大器,提出一种混合式三稳态压电能量俘获器(TPEH+DEM)模型。基于Hamilton原理建立了TPEH+DEM系统的非线性力电耦合运动方程,并利用谐波平衡法分析了弹性放大器的质量和弹簧刚度、磁铁之间相对距离、负载电阻等对TPEH+DEM系统能量收集水平的影响。结果表明:在一定的外界激励频率范围内,TPEH+DEM系统的响应输出功率存在两个峰值,合理调节弹性放大器的质量和刚度能使系统在较低的外界激励强度下进入阱间运动,产生很高的输出功率。相比于仅带有弹性基底的传统三稳态压电能量俘获器,TPEH+DEM模型在低频外界激励下具有更好的俘能表现。
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关键词
压电能量俘获器
力电耦合
弹性放大
器
谐波平衡法
阱间运动
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职称材料
基于Timoshenko梁原理的压电俘能器参数性能分析
2
作者
唐礼平
何炜
《安徽建筑大学学报》
2025年第1期20-27,共8页
本文以Timoshenko梁原理为基础,考虑悬臂梁在自由振动过程中,截面转动惯量和剪切变形对俘能器俘能效果的影响,建立压电双晶片悬臂梁式俘能器模型。分析了尖端质块质量、偏心距、外接电路负载电阻以及压电梁跨高比等参数对压电悬臂梁系...
本文以Timoshenko梁原理为基础,考虑悬臂梁在自由振动过程中,截面转动惯量和剪切变形对俘能器俘能效果的影响,建立压电双晶片悬臂梁式俘能器模型。分析了尖端质块质量、偏心距、外接电路负载电阻以及压电梁跨高比等参数对压电悬臂梁系统俘能性能的影响。结果表明:尖端质块质量和偏心距能有效减低压电梁的固有频率,调节质块质量能将压电俘能器的共振频率与环境中的低频激励相匹配,从而提高俘能效率。在跨高比小于12.5的压电梁中,两种理论计算的输出响应误差较大,Euler-Bernoulli梁模型严重高估了压电俘能器的响应幅值。
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关键词
压电能量俘获器
力电耦合
尖端质块
Timoshenko梁原理
尺寸效应
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职称材料
题名
混合式三稳态压电能量俘获器动力性能分析
1
作者
唐礼平
胡庆南
韩婷婷
机构
安徽建筑大学土木工程学院
安徽省BIM工程中心
出处
《安徽建筑大学学报》
2024年第1期68-74,共7页
基金
安徽省自然科学基金项目(2108085MA28)
安徽建筑大学安徽省BIM工程中心主任基金项目(AHBIM2020001ZR)
安徽省高校省级自然科学研究项目(KJ2021JD01)。
文摘
为了提高压电能量俘获器在低强度外界激励下的俘能表现,基于三稳态压电悬臂梁能量俘获器模型,在U形框架和基底之间以及压电悬臂梁固定端与U形框架之间分别装置一个弹性放大器,提出一种混合式三稳态压电能量俘获器(TPEH+DEM)模型。基于Hamilton原理建立了TPEH+DEM系统的非线性力电耦合运动方程,并利用谐波平衡法分析了弹性放大器的质量和弹簧刚度、磁铁之间相对距离、负载电阻等对TPEH+DEM系统能量收集水平的影响。结果表明:在一定的外界激励频率范围内,TPEH+DEM系统的响应输出功率存在两个峰值,合理调节弹性放大器的质量和刚度能使系统在较低的外界激励强度下进入阱间运动,产生很高的输出功率。相比于仅带有弹性基底的传统三稳态压电能量俘获器,TPEH+DEM模型在低频外界激励下具有更好的俘能表现。
关键词
压电能量俘获器
力电耦合
弹性放大
器
谐波平衡法
阱间运动
Keywords
piezoelectric energy harvester
electro-mechanical coupling
elastic amplifier
harmonic balance method
inter-well motion
分类号
O322 [理学—一般力学与力学基础]
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职称材料
题名
基于Timoshenko梁原理的压电俘能器参数性能分析
2
作者
唐礼平
何炜
机构
安徽建筑大学土木工程学院
安徽省BIM工程中心
出处
《安徽建筑大学学报》
2025年第1期20-27,共8页
基金
安徽省自然科学基金面上项目(2108085MA28)。
文摘
本文以Timoshenko梁原理为基础,考虑悬臂梁在自由振动过程中,截面转动惯量和剪切变形对俘能器俘能效果的影响,建立压电双晶片悬臂梁式俘能器模型。分析了尖端质块质量、偏心距、外接电路负载电阻以及压电梁跨高比等参数对压电悬臂梁系统俘能性能的影响。结果表明:尖端质块质量和偏心距能有效减低压电梁的固有频率,调节质块质量能将压电俘能器的共振频率与环境中的低频激励相匹配,从而提高俘能效率。在跨高比小于12.5的压电梁中,两种理论计算的输出响应误差较大,Euler-Bernoulli梁模型严重高估了压电俘能器的响应幅值。
关键词
压电能量俘获器
力电耦合
尖端质块
Timoshenko梁原理
尺寸效应
Keywords
piezoelectric energy harvester
electro-mechanical coupling
proof mass
Timoshenko beam principle
size effect
分类号
O322 [理学—一般力学与力学基础]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
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1
混合式三稳态压电能量俘获器动力性能分析
唐礼平
胡庆南
韩婷婷
《安徽建筑大学学报》
2024
0
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职称材料
2
基于Timoshenko梁原理的压电俘能器参数性能分析
唐礼平
何炜
《安徽建筑大学学报》
2025
0
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职称材料
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