双向激励下非线性压电俘能系统的稳态响应分析

作     者：夏光辉 康小方 李聪 陈雷雨 许庆虎 满大伟 XIA Guanghui;KANG Xiaofang;LI Cong;CHEN Leiyu;XU Qinghu;MAN Dawei

作者机构：安徽建筑大学土木工程学院合肥230601 安徽建筑大学安徽省BIM工程中心合肥230601 安徽建筑大学安徽省装配式建筑研究院合肥230601 

出 版 物：《振动与冲击》 (Journal of Vibration and Shock)

年 卷 期：2022年第41卷第23期

页      面：102-108页

核心收录：

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 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：安徽省自然科学基金(2108085QA41,2008085QE245) 安徽省教育厅科学研究-重点基金(KJ2020A0490,KJ2019A0747,KJ2019A0748) 安徽省住房城乡建设科学技术计划基金(2020-YF20,2020-YF15) 校引进人才及博士启动基金(2020QDZ38,2020QDZ08,2018QD28,2020QDZ07) 安徽省装配式建筑研究院主任基金(AHZPY2021ZR01,AHZPY20201ZR) 

主　　题：双向激励 非线性 压电俘能 多尺度法 相位 

摘      要：基于基础激励的多向性和实际环境中的低频率环境,研究了在固定基础端受到水平和垂直双向激励的附加端部质量块悬臂梁压电俘能系统的非线性稳态响应问题。通过Hamilton原理对一个附加端部质量块悬臂梁双晶片压电俘能系统模型的非线性偏微分方程进行理论推导和计算分析。假设此悬臂梁为轴向不可伸长的Euler-Bernoulli梁,此模型主要包含几何非线性和阻尼非线性。利用Galerkin法将非线性偏微分方程降阶得到双向激励作用下附加端部质量块悬臂式压电俘能系统的机电耦合运动微分方程。采用多尺度法研究压电俘能系统在其主要的一阶共振情况下的响应,获得了俘能系统的垂直位移、输出电压和输出功率的解析表达式。得到其主要一阶垂直位移幅值,输出电压幅值和输出功率幅值。分析了不同激励情况下,激励相位等对压电俘能系统俘能性能的影响。