附加质量微型悬臂板压电俘能器的研究

发布时间：2024-02-14 14:51

　　压电材料具有正负两种压电效应,既可以用于压电控制,又可以用于压电俘能。近年来,随着微机电系统(MEMS)的发展,微型化、集成化、便携化、工作环境多元化成为了必然趋势,微型压电俘能器受到了研究者们的广泛关注。悬臂梁或板在水平荷载作用下产生大位移时,中面应力和应变很小,可以认为是不可伸长,其非线性因素主要来自大转角。通常在计算附加质量梁板系统的响应时,一般未考虑附加质量对振型函数的影响。针对附加质量微型压电俘能器,利用Rayleigh-Ritz法,研究了附加质量对悬臂板的固有频率及振型函数的影响;采用不可伸长理论,建立了其非线性动力学模型,分析了微结构、附加质量等对振动特性的影响;并且对微型压电板的非线性行为和微型压电俘能器的俘能特性进行了研究。文章主要研究内容分为以下几个方面:(1)基于不可伸长理论、应变梯度理论和压电效应,利用Hamilton原理建立了微型压电悬臂板的非线性振动微分方程。并基于MATLAB软件,采用RungeKutta法,得到微型压电悬臂板的响应;分别研究了材料尺度参数和电压对微型压电悬臂板动态响应的影响。应变梯度理论提高了系统的刚度,减小了振动的幅值。系统的振动可以通...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 课题研究现状
        1.2.1 微型压电俘能器的研究现状
        1.2.2 应变梯度理论的研究现状
        1.2.3 不可伸长理论研究现状
    1.3 文献小结
    1.4 课题主要内容
        1.4.1 课题来源
        1.4.2 课题主要内容
    1.5 本文结构
第2章 微型悬臂压电板的建模与分析
    2.1 引言
    2.2 微型不可伸长压电板势能
    2.3 微型悬臂压电板的动力学建模
    2.4 微型悬臂压电板的动力学分析
        2.4.1 材料尺度参数和外部电压的影响
        2.4.2 微型悬臂压电板的非线性现象分析
    2.5 本章小结
第3章 附加质量微型悬臂板的振动特性分析
    3.1 引言
    3.2 附加质量微型悬臂梁的振型函数
    3.3 Rayleigh-Ritz法
    3.4 附加质量微型悬臂板的振动特性分析
        3.4.1 尺寸效应对固有频率的影响
        3.4.2 附加质量对固有频率的影响
        3.4.3 附加质量对振型函数的影响
    3.5 本章小结
第4章 附加质量微型压电俘能器的动力学研究
    4.1 引言
    4.2 附加质量微型压电俘能器模型的建立
        4.2.1 俘能器本构方程
        4.2.2 俘能器电学方程
        4.2.3 俘能器动力学方程
    4.3 附加质量对微型压电俘能器输出电压的影响
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3898219