双稳振动能量收集器件的随机响应分析及结构优化设计
[Abstract]:Bistable vibrational energy collection devices have high energy conversion efficiency and are robust to changes in load and structural parameters, so they are especially suitable for collecting broadband energy in real environment. In this paper, the semi-analytical analysis technique of random response of bistable vibration energy collection device excited by Gao Si white noise is established, and then, the structure optimization design of shallow spherical shell and cylindrical shell bistable vibration energy collection device is completed. Set up universal design drawing line. In the aspect of stochastic response analysis, a two-step approximation technique is developed to deal with coupled nonlinear stochastic differential equations. The influence of the collection circuit on the mechanical subsystem is replaced by the modified conservative mechanism and dissipative mechanism, and the modified mechanical system corresponding to the original coupling system is derived by introducing the generalized harmonic transformation. A family of nonlinear stochastic systems is artificially set, in which each system has an analytic steady-state probability density, and the minimum mean square error of the modified mechanical system is taken as the criterion in the family of nonlinear stochastic systems. The equivalent nonlinear system of modified mechanical system is established. Thus, each statistic of the equivalent nonlinear system approximates the response statistics of the original coupled system. In the aspect of structural optimization, bistable vibration energy collection devices with shallow spherical shell and cylindrical shell are studied. Firstly, the nonlinear stochastic differential equations of structures are derived by using the assumed mode method and Lagrange equation method. The steady-state expected threshold rate is used to describe the hopping frequency of shell structure, and the strain energy of shallow spherical shell in the bottom circle position and the cylindrical shell top in the plane position determined by two fixed linear boundaries is selected as the reference strain energy, respectively. Measure the amount of energy that can be collected for each jump. The concept of collectable power is constructed based on the product of steady-state expected threshold rate and reference strain energy. The optimal dimensionless geometric parameters and the corresponding collectable power are derived with the maximum collectable power as the target.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM619
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 张开银;;随机响应中自由衰减信号的获取方法[J];武汉水运工程学院学报;1993年01期
2 冷小磊,李军强,孙木楠,方同;随机剪切柱在地震激励下的演变随机响应[J];应用力学学报;2002年03期
3 方同,冷小磊,李军强,孙木楠,张天舒,孙怀江;演变随机响应问题的统一解法[J];振动工程学报;2002年03期
4 曾德顺;厚圆柱壳的非轴对称随机响应[J];同济大学学报(自然科学版);1996年03期
5 方同,孙木楠,张天舒;车辆由路面激发的演变随机响应[J];振动工程学报;1997年01期
6 孙木楠,方同,马大为,张福祥;亏损系统的时域随机响应分析[J];南京理工大学学报;1999年02期
7 马国亮;陈立群;;某型导弹随机响应仿真与控制研究[J];导弹与航天运载技术;2014年01期
8 李军强,刘曙远,方同;演变随机响应问题的工程实用数值解法[J];西安石油学院学报(自然科学版);2000年04期
9 黄淑萍;;基于观点法的谱随机有限元分析——随机响应面法(英文)[J];计算力学学报;2007年02期
10 赵薇;张义民;;具有随机路径的振动传递路径系统的随机响应分析[J];振动与冲击;2009年02期
相关会议论文 前10条
1 陈建兵;;复杂多自由度结构随机响应与可靠性的高效概率密度演化分析[A];第七届全国动力学与控制青年学者研讨会论文摘要集[C];2013年
2 徐伟;刘迪;许勇;;随机混乱周期激励下具有实幂率指数刚度项的黏弹系统的随机响应[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
3 姚宏;邹毅;李颖;;受控磁悬浮系统非线性随机响应分析[A];第七届全国非线性动力学学术会议和第九届全国非线性振动学术会议论文集[C];2004年
4 陈建兵;张圣涵;李杰;;非线性结构随机响应概率密度演化分析[A];第九届全国动力学与控制学术会议会议手册[C];2012年
5 李耀明;叶红玲;张颜明;隋允康;;利用有限元软件进行虚拟正弦扫频试验与随机响应分析试验方法的研究[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年
6 李圆伟;赵丽滨;;两种随机响应的计算方法对比[A];北京力学会第19届学术年会论文集[C];2013年
7 杜永峰;李慧;;基于随机响应的隔震结构简化模型参数识别改进[A];随机振动理论与应用新进展——第六届全国随机振动理论与应用学术会议论文摘要集[C];2008年
8 曾岩;李刚;;高斯白噪声和泊松白噪声激励下有界随机响应的非线性系统设计[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
9 江洋;石永久;王元清;;大跨结构地震多点输入的随机响应[A];第六届全国土木工程研究生学术论坛论文集[C];2008年
10 易桂莲;杜家政;隋允康;;约束阻尼处理板壳结构的动力仿真及优化设计[A];北京力学会第15届学术年会论文摘要集[C];2009年
相关博士学位论文 前3条
1 李军强;演变随机响应问题的统一解法及应用[D];西北工业大学;2000年
2 冷小磊;线性随机系统演变随机响应问题研究及随机Duffing系统中分叉与混沌初探[D];西北工业大学;2002年
3 徐明;碰振/滞迟随机系统的响应与可靠性研究[D];浙江大学;2013年
相关硕士学位论文 前9条
1 尉霄腾;一般积分型粘弹性耗能结构随机响应及地震作用取值的解析法研究[D];广西大学;2015年
2 彭利明;双稳振动能量收集器件的随机响应分析及结构优化设计[D];浙江大学;2015年
3 赵欢;预测大型复杂非线性结构地震随机响应方差的计算方法[D];哈尔滨工业大学;2007年
4 岳娟;非线性体系随机响应计算的确定性积分方法[D];哈尔滨工业大学;2006年
5 何利强;非线性系统非平稳随机响应的两种计算方法[D];西南交通大学;2007年
6 李军;固支半球壳的随机响应求解[D];南京航空航天大学;2010年
7 刘颖;基于随机响应面法的结构可靠度研究[D];广西大学;2008年
8 戴美想;迟滞阻尼振动系统随机响应研究[D];南京航空航天大学;2006年
9 贺辉;被动抗震控制结构随机响应分析、地震作用取值和优化设计的复模态法[D];广西大学;2007年
,本文编号:2201026
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/2201026.html