压电磁耦合振动能量俘获系统的非线性模型研究
本文选题:振动能量俘获 + 非线性模型 ; 参考:《西安交通大学学报》2014年01期
【摘要】:为了建立压电磁耦合振动能量俘获系统的动力学模型,提出了一种非线性多项式拟合系统的非线性回复力的建模方法。使用微型测力仪直接测得悬臂梁处于不同位置时的非线性回复力,并用多项式进行参数拟合以获得非线性回复力的表达式。根据哈密顿原理、欧拉-伯努利梁理论和压电理论等,建立了考虑非线性回复力的系统模型,由龙格-库塔数值算法仿真后得到系统的非线性输出特性。研究结果表明,该模型具有参数求解简单、计算量小、无需直接求解磁场力等优点,能够描述非线性宽频能量系统的跳跃频率、最大电压和有效频带等关键设计参数,为压电磁耦合振动能量俘获系统的机理研究奠定了理论基础。
[Abstract]:In order to establish the dynamic model of the piezo-electromagnetic coupled vibration energy capture system, a modeling method of nonlinear return force for nonlinear polynomial fitting system is proposed. The nonlinear recoil force of cantilever beam at different positions is measured directly by using micro-dynamometer, and the expression of nonlinear recoil force is obtained by polynomial parameter fitting. According to Hamiltonian principle, Euler-Bernoulli beam theory and piezoelectric theory, a system model considering nonlinear recoil force is established. The nonlinear output characteristics of the system are obtained by the Runge-Kutta numerical algorithm. The results show that the model has the advantages of simple parameter solving, less computation and no need to directly solve the magnetic field force. It can describe the key design parameters of nonlinear broadband energy system, such as hopping frequency, maximum voltage and effective frequency band. It lays a theoretical foundation for the study of the mechanism of the vibrational energy capture system of piezo-electromagnetic coupling.
【作者单位】: 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室;佐治亚理工学院机械工程学院;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(51075317,51275379) 教育部新世纪优秀人才计划资助项目(NCET-12-0453) 陕西省国际合作重点资助项目(2011KW-21)
【分类号】:TH825
【参考文献】
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,本文编号:1928464
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