压电复合悬臂梁非线性模型及求解

基于功能材料的复合悬臂梁涉及多物理场耦合,其本构关系的非线性影响悬臂梁的输出及控制精度,采用Helmholtz-Gibbs自由能关系建立压电材料的非线性本构模型。基于Boltzmann原理,该模型的内核函数由热能和Gibbs能量平衡决定。将模型与悬臂梁结构进行耦合,利用边界和初始条件导出压电复合悬臂梁的强解形式,并对强解进行弱化,采用Galerkin法对弱解进行离散化,利用三次B样条函数得到悬臂梁的数值解。研究结果表明,与已有文献的实验进行比较,所建立的压电材料非线性本构模型能够较好地预测复合悬臂梁的行为。

悬臂梁结构的压电式微型振动发电装置电能输出特性的解析推导

利用压电效应的原理，提出了一种悬臂梁结构的微型振动发电装置的设计形式。又根据材料的弹性理论和振动理论，对悬臂梁结构的压电式微型振动发电装置的电能输出特性（包括：电荷量、电压和输出电能）进行解析计算与推导，得出器件受到外界激励（力）作用时，相应电能输出特性表征量的解析表达式。