基于PVDF的压电悬臂梁非线性动力学分析

作     者：刘琪 李波 梅杰 陈定方 代清扬 LIU Qi;LI Bo;MEI Jie;CHEN Ding-fang;DAI Qing-yang

作者机构：武汉理工大学物流工程学院武汉430063 

出 版 物：《武汉理工大学学报》 (Journal of Wuhan University of Technology)

年 卷 期：2021年第43卷第6期

页      面：69-75页

学科分类：0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 080902[工学-电路与系统] 08[工学] 080101[工学-一般力学与力学基础] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(51805395)。 

主　　题：非线性动力学 悬臂梁 压电能量收集器 标准电路 

摘      要：针对传统非线性悬臂梁压电俘能器所采用的PZT压电材料具有一定脆性而导致在大变形过程中容易脆裂的问题,采用了塑性较好的PVDF作为压电能量采集器的压电材料,利用二维非线性欧拉-伯努利梁理论和哈密尔顿变分原理建立系统的非线性动力学方程。采用谐波平衡法给出了谐波响应的解析解,数值分析了激励频率和激励幅值等对系统非线性振动特性的影响。通过电路仿真进一步分析系统在不同的非线性振动状态下的不同电路回收特性。结果表明:大幅周期运动可以极大地提高系统的能量收集频带和能量收集效率,而混沌状态下产生的交流电流无法被稳定地整流并收集。