压电复合材料振动能量收集结构设计及力电转换性能研究

发布时间：2021-08-24 00:02

　　近些年,无线传感网络技术在道路桥梁基础设施、环境监测、大型工业设备、航空航天等领域的应用越来越广泛。同时,各类传感器、无线传输等微电子器件逐渐向低功耗方向发展,寻找新的能量供给方式以突破传统电池带来的网络寿命瓶颈是决定未来无线传感技术发展的关键因素之一。压电振动能量收集技术利用压电材料的正压电效应将环境中废弃的机械能转化为电能。因其结构简单、能量转换效率较高、绿色环保和可持续等诸多优点而备受研究人员的关注。在实现无线传感网络节点的自供电、延长可充电电池的使用寿命方面具有巨大的应用潜力。本文进行了压电复合材料振动能量收集器的结构设计及动力学响应特性分析。通过建立系统的力-电耦合模型,分析结构参数、材料参数、边界条件及外激励条件与系统动力学响应和能量输出特性的关系。研究了线性压电振动能量收集器的响应特性以及非线性压电振动能量收集器的频带拓宽规律,为压电振动能量收集器的设计和优化提供理论指导和技术支持。主要工作如下:首先,提出了应用变刚度复合材料调节线性压电振动能量收集器动力学响应特性的设计方法和理论分析模型。将传统压电振动能量收集结构中的弹性层替换为可变刚度的复合材料,利用形状记忆合金（S... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：145 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

不同类型能量收集器的能量密度[21-28]

压电能量收集发电鞋[31,32]

图1-3两种类型的压电材料[33]


本文编号：3358861