吉林大学学报(工学版) ›› 2017, Vol. 47 ›› Issue (4): 1144-1148.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704019
王海, 姚刚, 邱皖群, 杨春来, 付邦晨
WANG Hai, YAO Gang, QIU Wan-qun, YANG Chun-lai, FU Bang-chen
摘要: 为改善压电式振动能量收集装置固有频率高、能量收集效率低等问题,设计了一种基于波纹梁式压电振子的两自由度振动能量收集装置,并通过理论建模和数值仿真分析其能量收集特性。分析结果表明:与传统的单自由度和两自由度压电振子相比,含有波纹梁的压电振子的固有频率最低,且前五阶固有频率均为0~60 Hz;其中,第四阶固有频率为45.92 Hz,比单自由度压电振子低419.9 Hz,比传统两自由度压电振子低55.1 Hz。同时,在相同条件下波纹梁式两自由度压电振子输出的电压最大,可达到28 V。
中图分类号:
[1] Anton S R, Sodano H A. A review of power harvesting using piezoelectric materials (2003-2006)[J]. Smart Material and Structures, 2007, 16(3):1-21. [2] 闫世伟,杨志刚,阚君武,等. 压电陶瓷能量转换系统[J].吉林大学学报:工学版, 2008,38(2):344-348. 3 Yan Shi-wei, Yang Zhi-gang, Kan Jun-wu, et al. Energy conversion system with piezoelectric ceramic[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2008,38(2):344-348. [3] Elvin N G, Elvin A A. An experimentally validated electromagnetic energy harvester[J]. Journal of Sound and Vibration, 2011,330(10):2314-2324. [4] Glynne-Jones P, Tudor M J, Beeby S P, et al. An electromagnetic vibration-powered generator for intelligent sensor systems[J]. Sensors and Actuators A: Physical, 2004,110(1-3):344-349. [5] Sheu G J, Yang S M, Lee T. Development of a low frequency electrostatic comb-drive energy harvester compatible to soc design by cmos process[J]. Sensors and Actuators A: Physical, 2011,167(1):70-76. [6] Naruse Y, Matsubara N, Mabuchi K, et al. Electrostatic micropower generation from low-frequency vibration such as human motion[J]. Journal of Micromechanics and Microengineering, 2008,19(9):19-22. [7] Knight C,Joshua D,Sam B. Energy options for wireless sensor nodes[J]. Sensors,2008,8(12): 8037-8066. [8] Chen S N, Wang G J, Chien M C. Analytical modeling of piezoelectric vibration-induced micro power generator[J]. Mechatronics, 2006, 16(9): 379-387. [9] 管青春. 悬臂梁式压电能量回收装置结构优化[D]. 合肥:中国科学技术大学物理学院, 2011. Guan Qing-chun.Structual optimization of cantilever piezoelectric energy harvesting devices[D]. Hefei:School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China,2011. [10] Leland E S,Wright P K. Resonance tuning of piezoelectric vibration energy scavenging generators using compressive axial preload[J]. Smart Materials and Structures,2006,15(5):1413-1420. [11] Wu Hao, Tang Li-hua, Yang Yao-wen,et al. Development of a broadband nonlinear two-degree-of-freedom piezoelectric energy harvester[J]. Journal of Intelligent Material System and Structure, 2014, 25(14):1875-1889. |
[1] | 毕秋实,王国强,黄婷婷,毛瑞,鲁艳鹏. 基于DEM-FEM耦合的双齿辊破碎机辊齿强度分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1770-1776. |
[2] | 朱伟,王传伟,顾开荣,沈惠平,许可,汪源. 一种新型张拉整体并联机构刚度及动力学分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1777-1786. |
[3] | 刘建芳, 王记波, 刘国君, 李新波, 梁实海, 杨志刚. 基于PMMA内嵌三维流道的压电驱动微混合器[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1500-1507. |
[4] | 毛宇泽, 王黎钦. 鼠笼支撑一体化结构对薄壁球轴承承载性能的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1508-1514. |
[5] | 王涛, 伞晓刚, 高世杰, 王惠先, 王晶, 倪迎雪. 光电跟踪转台垂直轴系动态特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1099-1105. |
[6] | 贺继林, 陈毅龙, 吴钪, 赵喻明, 汪志杰, 陈志伟. 起重机卷扬系统能量流动分析及势能回收系统实验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1106-1113. |
[7] | 谢传流, 汤方平, 孙丹丹, 张文鹏, 夏烨, 段小汇. 立式混流泵装置压力脉动的模型试验分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1114-1123. |
[8] | 孙秀荣, 董世民, 王宏博, 李伟成, 孙亮. 整体抽油杆柱在油管内空间屈曲的多段式仿真模型对比[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1124-1132. |
[9] | 吉野辰萌, 樊璐璐, 闫磊, 徐涛, 林烨, 郭桂凯. 基于MBNWS算法的假人胸部结构多目标优化设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1133-1139. |
[10] | 刘坤, 刘勇, 闫建超, 吉硕, 孙震源, 徐洪伟. 基于体外传感检测的人体站起动力学分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1140-1146. |
[11] | 刘志峰, 赵代红, 王语莫, 浑连明, 赵永胜, 董湘敏. 重载静压转台承载力与油垫温度场分布的关系[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 773-780. |
[12] | 曹婧华, 孔繁森, 冉彦中, 宋蕊辰. 基于模糊自适应PID控制的空压机背压控制器设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 781-786. |
[13] | 李锐, 张路阳, 刘琳, 武粤元, 陈世嵬. 基于相似理论的三跨桥梁磁流变隔振[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 787-795. |
[14] | 陈忠敏, 侯力, 段阳, 张祺, 杨忠学, 蒋易强. 新型摆线针轮行星减速器传动系统的振动特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 174-185. |
[15] | 刘念, 徐涛, 徐天爽, 胡贤磊, 刘维海. 基于差厚技术的汽车仪表板管梁轻量化设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 199-204. |
|