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基于多尺度法的预载压电梁俘能特性
被引量:
1
1
作者
黄怀纬
贺万里
曹亚军
《华南理工大学学报(自然科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期118-126,共9页
低频、宽带和可调频一直是衡量压电能量采集器性能的重要指标,施加轴向预载是改善这些重要指标的有效措施。为了更好地揭示预载对俘能特性的影响,基于欧拉-伯努利梁理论和高斯定理,推导了预载压电梁的力电耦合方程,使用伽辽金离散和多...
低频、宽带和可调频一直是衡量压电能量采集器性能的重要指标,施加轴向预载是改善这些重要指标的有效措施。为了更好地揭示预载对俘能特性的影响,基于欧拉-伯努利梁理论和高斯定理,推导了预载压电梁的力电耦合方程,使用伽辽金离散和多尺度法,得到了位移、电压和平均输出功率的渐进解析解;同时通过理论分析,给出了短路开路谐振频率、开路电压幅值、最优输出功率和最优电阻的具体表达式。然后,针对悬臂梁模型,结合数值模拟验证了文中理论的有效性,之后进一步分析探究了预载对开路电压和最优输出功率的影响。结果表明:施加轴向预载可以提高压电悬臂梁的俘能效率,相较于无预载情况,预载20 N时,谐振频率降低31.6%,开路电压幅值增加120.8%,最优输出功率增加40.0%。
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关键词
多尺度法
压电
悬臂梁
俘能
轴向预载
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职称材料
题名
基于多尺度法的预载压电梁俘能特性
被引量:
1
1
作者
黄怀纬
贺万里
曹亚军
机构
华南理工大学土木与交通学院
出处
《华南理工大学学报(自然科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期118-126,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(11772130)。
文摘
低频、宽带和可调频一直是衡量压电能量采集器性能的重要指标,施加轴向预载是改善这些重要指标的有效措施。为了更好地揭示预载对俘能特性的影响,基于欧拉-伯努利梁理论和高斯定理,推导了预载压电梁的力电耦合方程,使用伽辽金离散和多尺度法,得到了位移、电压和平均输出功率的渐进解析解;同时通过理论分析,给出了短路开路谐振频率、开路电压幅值、最优输出功率和最优电阻的具体表达式。然后,针对悬臂梁模型,结合数值模拟验证了文中理论的有效性,之后进一步分析探究了预载对开路电压和最优输出功率的影响。结果表明:施加轴向预载可以提高压电悬臂梁的俘能效率,相较于无预载情况,预载20 N时,谐振频率降低31.6%,开路电压幅值增加120.8%,最优输出功率增加40.0%。
关键词
多尺度法
压电
悬臂梁
俘能
轴向预载
Keywords
multi-scale approach
piezoelectric
cantilever beam
energy harvesting
axial preload
分类号
TM282 [一般工业技术—材料科学与工程]
下载PDF
职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于多尺度法的预载压电梁俘能特性
黄怀纬
贺万里
曹亚军
《华南理工大学学报(自然科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
1
下载PDF
职称材料
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引证文献
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