考慮慣性影響的車致軌道振動能量俘獲研究.pdf

1、近年來，環(huán)境能量俘獲技術(shù)受到國內(nèi)外的高度關(guān)注，尤其是車致振動能量俘獲已經(jīng)成為一個新興的研究方向。隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，鐵路建設(shè)非常迅速，在龐大的鐵路網(wǎng)下蘊(yùn)藏著巨大的環(huán)境能量。實(shí)際上，列車行駛會引起鐵路軌道的變形和振動，產(chǎn)生大量的機(jī)械變形能和振動能，利用能量俘獲技術(shù)把這些能量轉(zhuǎn)化成電能并儲存起來，可以為鐵路沿線結(jié)構(gòu)的檢測、監(jiān)測以及鐵路周邊的用電設(shè)施等提供電能。
　　本文正是基于上述背景，以車致軌道振動和變形能俘獲為研究對象，根據(jù)壓

2、電理論，采用壓電俘能器將軌道機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，重點(diǎn)在于建立分析模型和探明影響俘能輸出的各種因素。全文共分為五章:第一章給出了課題的研究背景、意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀;第二章對車致軌道振動俘能的相關(guān)研究理論和方法進(jìn)行簡單地回顧和敘述;第三章建立了車致軌道振動的分析模型，即將鐵路軌道簡化為彈性點(diǎn)支撐作用的多跨Timoshenko梁，列車荷載簡化為移動質(zhì)量，考慮了慣性效應(yīng)的影響，采用傳遞矩陣法、振型疊加法和Newmark法聯(lián)合求解了梁的動力響應(yīng)并

3、分析了移動質(zhì)量大小、移動速度和慣性力對動力響應(yīng)的影響;第四章以軌道的動力響應(yīng)作為壓電俘能器的輸入，并且為了方便分析，將儲能系統(tǒng)簡化為電阻負(fù)載，由此建立車致軌道振動俘能的理論解析，基于此解，重點(diǎn)考察了列車運(yùn)行參數(shù)對俘能輸出的影響，也就是詳細(xì)分析了移動質(zhì)量大小、移動速度和慣性力等因素對輸出特性的影響;第五章采用目前常用的能量收集電路，考慮了能量儲存過程，因?yàn)槔碚撾娐凡糠质歉叨确蔷€性的，給出解析解非常困難，因此，本文采用Simulink對帶有