轨道车辆扇形压电阵列式俘能器宽频响应设计

作     者：钟倩文 郑树彬 孙佳慧 彭乐乐 文静 ZHONG Qianwen;ZHENG Shubin;SUN Jiahui;PENG Lele;WEN Jing

作者机构：上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620 

出 版 物：《振动．测试与诊断》 (Journal of Vibration,Measurement & Diagnosis)

年 卷 期：2023年第43卷第6期

页      面：1225-1231,1251页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51975347 51907117)。 

主　　题：轨道车辆 PZT压电陶瓷 振动能量采集器 频率匹配 分布参数模型 有限元仿真 

摘      要：为提高轨道车辆振动可再生能源利用效率,提出了一种压电梁阵列设计方案。首先,基于欧拉-伯努利理论建立扇形双晶悬臂梁阵列的分布参数机电模型,对其机电耦合特性进行分析;其次,针对上海地铁列车采集的轴箱振动信号,采用ANSYS软件进行有限元分析,提出一种具有12个梁单元的多维圆盘阵列采集系统;最后,搭建振动测试平台进行了实验。结果表明,可以采取机械调谐策略调整压电阵列的设计参数,在20.95,40.45和204.19 Hz这3个振源频率处产生工作频率点,从而与轴箱振动环境实现宽频匹配,结构的前12阶低频谐振宽度达到35.68 Hz。提出的扇形压电阵列式俘能器的宽频响应及输出性能良好,可以根据所需轨道车辆环境振动特性进行匹配,提高智能监测用小型无源传感器的输出性能。