双质量悬臂梁式可调频压电俘能器

发布时间：2017-06-11 01:00

  本文关键词：双质量悬臂梁式可调频压电俘能器，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为了保证车辆的安全运行,通常在重要结构(如桥梁)上安装无线传感器,但如何长期有效地给无线传感网络供电成为了一个急需解决的问题。采用压电俘能器能俘获环境振动能,进而为无线传感节点供电。俘能器在其基频附近俘获能量的效率最高,但目前的压电俘能器基频固定,对外界环境的适应性差。基于以上两点,本文提出了一种新型的频率可调的压电俘能器,并将其安放于桥梁下面,用来收集桥梁的振动能。当车辆经过时引起桥梁振动,进而引起俘能器的振动,该俘能器通过正压电效应将振动能转化为电能。这样可为桥梁监测所用的各类传感器提供新的能量来源。针对这种新型的可调频压电俘能器,本文主要内容分四章：第一章给出了课题的研究背景和意义；第二章对研究理论与方法进行了介绍；第三章基于Euler-Bernoulli梁理论,采用第一类压电本构方程,给出了可调频压电俘能器的输出电压与外激励频率及负载电阻之间的解析关系,然后具体分析了各个参数对俘能效率的影响；第四章将俘能器安置于桥梁,首先给出了该桥梁在简谐荷载下的振动响应,然后以求得的加速度响应为俘能器的输入激励,运用ANSYS建立分析模型,给出桥下压电俘能器的输出电压。本文以实际工程需求为背景,通过理论和数值方法对可调频压电俘能器进行研究,为桥梁振动俘能应用提供一定的借鉴。
【关键词】：能量收集 可调频压电俘能器 桥梁振动 ANSYS仿真
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U446;TP212
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 课题的研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 理论分析模型11-13
• 1.2.2 实验及工程应用13-16
• 1.3 本文研究内容16-17
• 2 桥梁振动与压电分析基本理论17-22
• 2.1 移动荷载下桥梁的振动17-18
• 2.2 压电效应与压电本构方程18-20
• 2.2.1 压电效应18-19
• 2.2.2 压电方程19-20
• 2.3 俘能输出的研究方法20-22
• 2.3.1 理论分析20-21
• 2.3.2 有限元21-22
• 3 频率可调的压电悬臂梁俘能器22-33
• 3.1 模型介绍22-23
• 3.2 论分析23-27
• 3.2.1 振型分析23-25
• 3.2.2 俘能分析25-27
• 3.3 结果对比与参数讨论27-32
• 3.3.1 结果对比27-29
• 3.3.2 参数讨论29-32
• 3.4 本章小结32-33
• 4 车致桥梁振动俘能算例33-45
• 4.1 桥梁动力响应33-36
• 4.2 俘能分析36-44
• 4.2.0 ANSYS建模36-38
• 4.2.1 正确性验证38-39
• 4.2.2 参数讨论39-44
• 4.3 本章小结44-45
• 5 结论与展望45-46
• 5.1 主要研究结论45
• 5.2 思考与展望45-46
• 参考文献46-49
• 附录A49-51
• 作者简历51-53
• 学位论文数据集53

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 孙晓阳;王佩红;王卓;夏志伟;岳鑫;丁旋;石市委;;一种可调频的压电式振动能量采集器[J];微纳电子技术;2014年08期

2 胡洪平;高发荣;薛欢;胡元太;;低频螺旋状压电俘能器结构性能分析[J];固体力学学报;2007年01期

  本文关键词：双质量悬臂梁式可调频压电俘能器，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：440362