壓電俘能器俘能性能數(shù)學(xué)建模及仿真分析.pdf

1、隨著MEMS、微電子等低耗能電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，對(duì)便攜式、移動(dòng)式電源的需求越來越強(qiáng)烈，而以傳統(tǒng)的化學(xué)電池為這些微電子器件供能存在許多明顯的弊端，如體積大、供能壽命有限、需要定期更換等。為解決這個(gè)問題，人們開始致力于研究從環(huán)境中吸取能量并轉(zhuǎn)化為電能的方法?；趬弘娔芰哭D(zhuǎn)換的壓電俘能器具有能量密度大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、易微型化等優(yōu)點(diǎn)，因此具有非常廣闊的應(yīng)用前景。以往對(duì)壓電俘能器的研究，要么集中對(duì)壓電俘能器中壓電振子結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化研究，要么集中

2、對(duì)壓電儲(chǔ)能電路進(jìn)行研究，而都沒有將壓電振子結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)能電路耦合起來分析，同時(shí)壓電俘能器現(xiàn)主要有兩種典型的結(jié)構(gòu)形式：懸臂梁式和圓盤式，因此本文將以典型的懸臂梁和圓盤式壓電俘能器為研究對(duì)象，將壓電振子結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)能電路耦合起來分析，針對(duì)其發(fā)電性能的數(shù)學(xué)建模和仿真分析展開研究。
　　本文首先針對(duì)懸臂梁式壓電俘能器進(jìn)行研究，利用彈性力學(xué)與壓電理論建立壓電振子結(jié)構(gòu)與能量存儲(chǔ)電路耦合作用的發(fā)電性能數(shù)學(xué)模型，并在該模型的基礎(chǔ)上分析壓電振子主要結(jié)構(gòu)參數(shù)

3、、壓電材料參數(shù)和負(fù)載對(duì)壓電俘能器輸出性能的影響關(guān)系，為懸臂梁式壓電俘能器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供理論研究。
　　在理論分析的基礎(chǔ)上，建立懸臂梁式壓電俘能器的機(jī)電耦合作用有限元仿真分析模型，分析壓電振子主要結(jié)構(gòu)參數(shù)、壓電材料參數(shù)和負(fù)載對(duì)壓電俘能器輸出性能的影響關(guān)系，驗(yàn)證理論模型的正確性。
　　最后，本文對(duì)帶中心質(zhì)量的圓盤式壓電俘能器進(jìn)行研究，利用理論彈性力學(xué)與壓電理論建立圓盤式壓電俘能器輸出性能的數(shù)學(xué)模型，分析壓電俘能器在串聯(lián)與并