Duffing振子雙穩(wěn)態(tài)壓電懸臂梁俘能器的分析與設(shè)計.pdf

1、環(huán)境能量收集技術(shù)是當前熱點的研究課題之一，其中雙穩(wěn)態(tài)壓電懸臂梁振動俘能器由于其結(jié)構(gòu)簡單而備受關(guān)注。但目前關(guān)于混沌振動能量的俘獲技術(shù)的研究卻沒有公開報道。然而，混沌振動是介于周期振動和隨機振動之間的另外一種特殊振動形式。因此，對安裝在混沌振子上的俘能器進行研究和設(shè)計具有一定的理論和實際應用意義。
　　本文研究了安裝在Duffing振子上的雙穩(wěn)態(tài)壓電懸臂梁俘能器的相關(guān)問題，包括俘能器對振子混沌運動的影響，俘能器在混沌振動激勵下的俘能機

2、理以及Duffing振子雙穩(wěn)態(tài)壓電懸臂梁俘能器的優(yōu)化設(shè)計等。研究表明，對于混沌振動激勵，廣泛應用的平均輸出功率并不能全面地衡量俘能效果，本文從儲能的角度提出阱間跳躍頻率比這一衡量俘能效果的指標作為衡量俘能效果的補充。
　　本文具體的研究內(nèi)容和相關(guān)結(jié)論如下:
　　1.運用牛頓第二定律建立了Duffing振子的動力學方程，分析了外界激勵頻率和幅值變化時振子的振動特性?？紤]俘能器懸臂梁的質(zhì)量分布，將其視為歐拉-伯努利梁，將加裝于振

3、子上的懸臂梁俘能器與振子視為一個兩自由度系統(tǒng)，運用Language方程建立系統(tǒng)的耦合動力學方程和機電耦合方程，并進一步分析了加裝懸臂梁之后振子的混沌特性。發(fā)現(xiàn)俘能器的加裝并不會對振子的混沌振動產(chǎn)生影響，將此混沌振動作為俘能器的輸入激勵，發(fā)現(xiàn)懸臂梁只會出現(xiàn)混沌運動，而不會出現(xiàn)周期運動。
　　2.對雙穩(wěn)態(tài)俘能器的俘能機理進行的深入的研究。分析了目前常用的衡量俘能效果指標的不足，并從儲能的角度提出了阱間跳躍頻率比這一衡量俘能效果的指標。