项目名称: 非线性双稳压电梁随机动力响应分析与振动能量获取研究

项目编号: No.51275336

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 冷永刚

作者单位: 天津大学

项目金额: 82万元

中文摘要: 能源是人类生存的根本要素,开发利用除了传统能源外的其它形式能源是解决能源需求的重要手段。环境振动普遍存在,环境振动能量的获取采集是为小型电子设备提供电力的一种重要的自主解决方案。课题在前期双稳动力学特性及其特征提取理论和技术的研究基础上,进一步扩展研究基于双稳动力系统的振动能量获取方法与技术。课题首先以非线性双稳压电悬臂梁系统为研究对象,提出弹性支撑外部磁铁的双稳动力结构,研究大小强度不同的振动激励及其不同谱分布特征对双稳压电梁的响应和能量获取的影响机制,揭示双稳压电梁结构的非线性特征量与梁的振动响应及能量转换的关系与规律,分析非线性力与双稳压电梁的动态响应及能量获取的关联机理,探索包含周期成分的随机激励条件下双稳压电梁的动力学行为与双稳能量获取差异,实现非线性双稳压电梁随机动力响应的优化能量获取技术,克服线性能量获取的局限性,阐明非线性能量获取方法的优越性。

中文关键词: 双稳系统;能量获取;随机激励;环境振动;压电悬臂梁

英文摘要: Energy sources are the essential necessity for human life. Besides the traditional energy sources, other developed and utilized resources are an important approach to meet the needs of energy. Ambient vibration is ubiquitous, and the energy harvesting from the ambient vibration is a key self-solution to power a minitype electronic device. The proposal is based on the previous theoretic and technical research of bistable dynamics and its characteristic extraction, in order to extend to study the method and technology of vibrational energy harvesting of bistable system. The project takes the nonlinear bistable piezoelectronic cantilever beam as the study object, and the bistable structure with the elastic supporting outside magnet is proposed. In this proposal, under the condition of different vibration strength and different spectral distribution, the mechanism of the response of the bistable piezoelectronic beam and its energy harvesting is going to be investigated. The relationship among the nonlinear characteristic of the bistable piezoelectronic beam and the vibration response as well as energy converter will be exposed, too. The influence of the nonlinear force on the beam dynamical response and its energy acquisition is also to be analyzed. In addition, the diversity of the beam dynamics and its energy capt

英文关键词: bistable system;energy harvesting;stochastic input;ambient vibration;piezoelectronic cantilevel beam

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