饋能式減振器壓電機(jī)構(gòu)發(fā)電和阻尼特性仿真與實(shí)驗(yàn).pdf

1、隨著近些年汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大和人們對環(huán)保問題的不斷重視，對振動(dòng)能量的回收再利用已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。導(dǎo)師課題組提出一種新型的基于壓電效應(yīng)的能量回收懸架系統(tǒng)，主要由減振器機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)裝置和壓電機(jī)構(gòu)等組成。本文針對壓電機(jī)構(gòu)的發(fā)電和阻尼特性進(jìn)行研究，具體內(nèi)容如下：
　　通過對壓電材料特性的分析，選擇使用合適的壓電陶瓷。利用振動(dòng)學(xué)、壓電學(xué)以及材料力學(xué)等相關(guān)理論對帶質(zhì)量塊壓電振子建立振動(dòng)數(shù)學(xué)模型，分析質(zhì)量塊的質(zhì)量及位置對壓電振子固有頻率的影響；

2、求解壓電振子的輸出電壓與激勵(lì)頻率的關(guān)系。
　　利用單個(gè)壓電梁的輸出電壓特性，分析了壓電機(jī)構(gòu)的發(fā)電性能。分別是在開路狀態(tài)下的不同壓電振子串/并聯(lián)輸出電壓特性，經(jīng)整流電路和整流濾波電路后的串/并聯(lián)輸出電壓特性分析。
　　使用MATLAB軟件對第2章的理論知識(shí)進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，使用ANSYS有限元仿真軟件對帶質(zhì)量塊的壓電振子建立有限元模型。首先是對三種質(zhì)量塊位置不同的壓電振子和不帶質(zhì)量塊的壓電振子進(jìn)行靜態(tài)分析，分析得出當(dāng)質(zhì)量塊位

3、置距固定端越遠(yuǎn)，變形量及發(fā)電量越大；然后對四種壓電振子進(jìn)行模態(tài)分析，得出隨著質(zhì)量塊位置靠近自由端，壓電振子的固有頻率在逐漸減?。浑S后對一種壓電振子進(jìn)行了瞬態(tài)分析，得出輸出電壓與應(yīng)力變化均與激勵(lì)函數(shù)的頻率相同；最后對一種壓電振子進(jìn)行了諧響應(yīng)分析，與數(shù)值模擬進(jìn)行了對比分析。
　　首先對兩種不同的壓電振子電壓輸出特性進(jìn)行了試驗(yàn)，得出質(zhì)量塊確實(shí)會(huì)使其固有頻率變小結(jié)論，并與仿真分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比；隨后進(jìn)行了等效壓電振子的試驗(yàn)，分析了不同連