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多组多层宽频压电发电装置的发电性能
  • ISSN号:1006-2343
  • 期刊名称:《机械设计与研究》
  • 时间:0
  • 分类:TN384[电子电信—物理电子学] TN712[电子电信—电路与系统]
  • 作者机构:[1]扬州大学机械工程学院,江苏扬州225127
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51275447);江苏省2014年度普通高校研究生实践创新计划资助项目(SJLX-0601)
中文摘要:

为了改善单层压电发电装置的发电性能和适应更宽范围的振动频率,提出了一种多组多层宽频悬臂梁压电发电结构。运用ANSYS软件建立了每组多层压电发电装置的有限元分析模型,并进行了静力和模态分析,得到了各组的固有频率。由静力分析可知,每组结构中各层悬臂梁的变形和应力分布规律几乎相同。建立了单层压电悬臂梁的耦合分析模型,计算得到其固定端在受到外界激励作用下的发电电压。为了验证有限元计算结果的正确性,制造了其中一组多层悬臂梁结构,并通过实验测试了固有频率和发电电压,实验测试结果和计算结果一致。最后,研究了每一组单层悬臂梁在不同振动频率下的发电能力,研究结果表明:当外界振动振幅为1mm,频率在35Hz到55Hz之间变化时,该多组多层压电发电装置的发电性能较好,三组中至少有一组单层悬臂梁的发电峰值电压在2.8V以上。

英文摘要:

In order to improve the generating performance of single piezoelectric generator and adapt to a more wide range of external vibration frequency, a piezoelectric generator with multiple groups of muhilayer cantilever beams is designed. The finite element model with muhilayer cantilever beams of every group is established with static analysis and modal analysis, and the natural frequency of every groupis obtaing. The results of static analysis show that each group of piezoelectric cantilever beams have a consistent stress and vibration rule. Based on this, Single cantilever piezoelectric coupling finite element model is established and is the electricity voltage calculated by the fixed end under the action of the external excitation. For verifying the correctness of the finite element results, one group of physical device is manufactured to test the natural frequency and output voltage. It is found that the results of experiment measured results and the simulation calculation value almost unanimously. Finally the generating performance influence on each group of single cantilever with different vibration frequency is investigated. The results indicate that the piezoelectric generator with multiple groups of muhilayer cantilever has the better generating performance with an environmental vibration frequency change between 35 Hz to 55 Hz and of amplitude 1 mm and single piezoelectric cantilever generator voltage is always stay above 2.8 V.

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期刊信息
  • 《机械设计与研究》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:上海市科学技术协会
  • 主办单位:上海交通大学
  • 主编:邹慧君
  • 地址:上海市华山路1954号(上海交通大学内)
  • 邮编:200030
  • 邮箱:jofmdr@126.com
  • 电话:021-62932023
  • 国际标准刊号:ISSN:1006-2343
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1382/TH
  • 邮发代号:4-577
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,中国科技论文统计用刊
  • 国内外数据库收录:
  • 荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:9239