一種收集人行能量的壓電俘能器.pdf

1、隨著電子技術(shù)的發(fā)展，微電子系統(tǒng)的體積越來越小、能耗越來越低。然而，微電子器件的供能手段仍以化學(xué)電池為主，傳統(tǒng)的化學(xué)電池存在體積大、能量有限、需要定期更換和污染環(huán)境等諸多問題。從環(huán)境中獲取能量已經(jīng)成為解決供能問題的熱點(diǎn)研究方向。其中，壓電材料因為能直接實(shí)現(xiàn)環(huán)境機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)化，受到廣泛關(guān)注。在特定的環(huán)境下，利用壓電材料俘獲環(huán)境振動、人體運(yùn)動產(chǎn)生的能量，可取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
　　基于以上背景，本文設(shè)計了一種用于收集人行能量的壓電俘

2、能裝置。該裝置易于使用，可將其安裝于地面，行人經(jīng)過并踩踏俘能器，就可以收集能量。圍繞該俘能裝置的研制，本文主要內(nèi)容如下:第一章給出了課題背景與意義，介紹了該領(lǐng)域的國內(nèi)外研究進(jìn)展;第二章介紹了壓電材料的本構(gòu)方程、工作模式與常見結(jié)構(gòu)形式，并基于壓電梁結(jié)構(gòu)設(shè)計了俘能裝置，介紹了其工作原理;第三章首先利用有限元軟件ANSYS分析了該器件在簡諧荷載作用下的俘能特性，然后基于分析結(jié)果加工制作了俘能器的實(shí)物模型，利用低周疲勞試驗機(jī)進(jìn)行了簡諧加載實(shí)驗，

3、驗證了俘能器的可用性，并對影響俘能器俘能特性的參數(shù)進(jìn)行了討論;第四章首先對不同情況下人行荷載幅值、頻率與時程曲線做了討論，然后利用ANSYS軟件分析了在典型單步人行荷載作用下俘能器的輸出，并進(jìn)行了應(yīng)用模擬實(shí)驗，測試了實(shí)際使用中俘能器收集人行荷載的效率;第五章給出了本文得到的主要結(jié)論，并指出了后續(xù)研究需要解決的問題。
　　文中進(jìn)行仿真分析與實(shí)驗研究所采用的俘能器模型是實(shí)際應(yīng)用中的一個單元，經(jīng)測試，體重66kg的行人踩踏一次可收集到的