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基于高斯展开法的钢轨-双声学黑洞压电梁俘能特性研究
1
作者
杨舟
冯青松
+2 位作者
邓杰
张凌
贺辉
《振动工程学报》
北大核心
2025年第5期1002-1015,共14页
声学黑洞效应通过减缓结构中弹性波的传播并抑制边界反射,为振动能量回收提供了思路。设计了一种用于铁路轨道系统的双声学黑洞压电梁俘能装置,基于能量泛函变分原理与高斯展开法构建了钢轨-俘能装置的力-电耦合半解析模型,并经有限元...
声学黑洞效应通过减缓结构中弹性波的传播并抑制边界反射,为振动能量回收提供了思路。设计了一种用于铁路轨道系统的双声学黑洞压电梁俘能装置,基于能量泛函变分原理与高斯展开法构建了钢轨-俘能装置的力-电耦合半解析模型,并经有限元模拟验证。结合列车荷载条件,系统分析了能量回收特性及其关键影响因素,包括黑洞几何参数和端部附加质量。结果表明:在0~1500 Hz频率范围内形成四个主要能量回收频带,最大输出电压为4.83 V,回收效率达2.23%。当压电片长度与结构弯曲波半波长匹配时回收性能最优,增强黑洞效应或合理配置附加质量可显著提升能量回收效率。
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关键词
能量回收
高斯展开法
铁路轨道
双声学黑洞压电梁
动态轮轨力
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职称材料
采用高斯展开法分析组合式开口矩形Mindlin板的弯曲自振特性
被引量：
3
2
作者
杨舟
冯青松
+2 位作者
邓杰
张凌
郭文杰
《振动工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2022年第5期1130-1137,共8页
基于Mindlin板理论,将高斯展开法引入到组合式开口矩形板弯曲振动问题研究中。选取高斯小波函数作为位移形函数,其本身的局域化特性能够准确捕捉到局部开口处的特征,提高计算效率;定义了高斯函数的伸缩因子和平移因子,通过伸缩和平移变...
基于Mindlin板理论,将高斯展开法引入到组合式开口矩形板弯曲振动问题研究中。选取高斯小波函数作为位移形函数,其本身的局域化特性能够准确捕捉到局部开口处的特征,提高计算效率;定义了高斯函数的伸缩因子和平移因子,通过伸缩和平移变换生成一系列用于拟合开口板位移场的基函数,增大伸缩因子取值使得形函数具有更高的分辨率,进而能更精确地模拟更高频的振动场;以能量法为基本框架,建立了开口板的拉格朗日能量泛函,并引入人工弹簧模型模拟各种边界条件,将边界条件以弹性势能的方式附加到开口板的能量泛函之中。通过与有限元软件的计算结果对比,验证了该方法的准确性与适用性。
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关键词
弯曲振动
组合式开口矩形板
MINDLIN板理论
高斯展开法
能量法
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职称材料
题名
基于高斯展开法的钢轨-双声学黑洞压电梁俘能特性研究
1
作者
杨舟
冯青松
邓杰
张凌
贺辉
机构
华东交通
大学
山区土木工程安全与韧性全国
重点
实验室
湖南工学院土木与建筑工程学院
西北工业大学海洋声学信息感知重点实验室
出处
《振动工程学报》
北大核心
2025年第5期1002-1015,共14页
基金
国家自然科学基金委员会-中国国家铁路集团有限公司铁路基础研究联合基金项目(U2468226)
国家自然科学基金资助项目(52468063,52178423,52408327)
湖南省自然科学基金资助项目(2024JJ6198)。
文摘
声学黑洞效应通过减缓结构中弹性波的传播并抑制边界反射,为振动能量回收提供了思路。设计了一种用于铁路轨道系统的双声学黑洞压电梁俘能装置,基于能量泛函变分原理与高斯展开法构建了钢轨-俘能装置的力-电耦合半解析模型,并经有限元模拟验证。结合列车荷载条件,系统分析了能量回收特性及其关键影响因素,包括黑洞几何参数和端部附加质量。结果表明:在0~1500 Hz频率范围内形成四个主要能量回收频带,最大输出电压为4.83 V,回收效率达2.23%。当压电片长度与结构弯曲波半波长匹配时回收性能最优,增强黑洞效应或合理配置附加质量可显著提升能量回收效率。
关键词
能量回收
高斯展开法
铁路轨道
双声学黑洞压电梁
动态轮轨力
Keywords
energy harvesting
Gaussian expansion method
railway tracks
double acoustic black hole piezoelectric beam
dynamic wheel-rail force
分类号
O321 [理学—一般力学与力学基础]
U211.3 [交通运输工程—道路与铁道工程]
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职称材料
题名
采用高斯展开法分析组合式开口矩形Mindlin板的弯曲自振特性
被引量：
3
2
作者
杨舟
冯青松
邓杰
张凌
郭文杰
机构
华东交通
大学
轨道交通基础设施性能监测与保障国家
重点
实验室
西北工业大学海洋声学信息感知重点实验室
出处
《振动工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2022年第5期1130-1137,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(51878277,52068029,52178423)
江西省学科学术和技术带头人培养计划(20194BCJ22008)
江西省重点研发计划(20192BBE50008)。
文摘
基于Mindlin板理论,将高斯展开法引入到组合式开口矩形板弯曲振动问题研究中。选取高斯小波函数作为位移形函数,其本身的局域化特性能够准确捕捉到局部开口处的特征,提高计算效率;定义了高斯函数的伸缩因子和平移因子,通过伸缩和平移变换生成一系列用于拟合开口板位移场的基函数,增大伸缩因子取值使得形函数具有更高的分辨率,进而能更精确地模拟更高频的振动场;以能量法为基本框架,建立了开口板的拉格朗日能量泛函,并引入人工弹簧模型模拟各种边界条件,将边界条件以弹性势能的方式附加到开口板的能量泛函之中。通过与有限元软件的计算结果对比,验证了该方法的准确性与适用性。
关键词
弯曲振动
组合式开口矩形板
MINDLIN板理论
高斯展开法
能量法
Keywords
flexural vibration
rectangular plate with combined opening
Mindlin plate theory
Guassian expansion method
energy method
分类号
O327 [理学—一般力学与力学基础]
TB123 [理学—工程力学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于高斯展开法的钢轨-双声学黑洞压电梁俘能特性研究
杨舟
冯青松
邓杰
张凌
贺辉
《振动工程学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
采用高斯展开法分析组合式开口矩形Mindlin板的弯曲自振特性
杨舟
冯青松
邓杰
张凌
郭文杰
《振动工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2022
3
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职称材料
已选择
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