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

1、環(huán)境能量收集技術(shù)是當(dāng)前熱點(diǎn)的研究課題之一，其中雙穩(wěn)態(tài)壓電懸臂梁振動(dòng)俘能器由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而備受關(guān)注。但目前關(guān)于混沌振動(dòng)能量的俘獲技術(shù)的研究卻沒(méi)有公開(kāi)報(bào)道。然而，混沌振動(dòng)是介于周期振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)之間的另外一種特殊振動(dòng)形式。因此，對(duì)安裝在混沌振子上的俘能器進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)具有一定的理論和實(shí)際應(yīng)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(wèn)題，包括俘能器對(duì)振子混沌運(yùn)動(dòng)的影響，俘能器在混沌振動(dòng)激勵(lì)下的俘能機(jī)

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(jì)等。研究表明，對(duì)于混沌振動(dòng)激勵(lì)，廣泛應(yīng)用的平均輸出功率并不能全面地衡量俘能效果，本文從儲(chǔ)能的角度提出阱間跳躍頻率比這一衡量俘能效果的指標(biāo)作為衡量俘能效果的補(bǔ)充。
　　本文具體的研究?jī)?nèi)容和相關(guān)結(jié)論如下:
　　1.運(yùn)用牛頓第二定律建立了Duffing振子的動(dòng)力學(xué)方程，分析了外界激勵(lì)頻率和幅值變化時(shí)振子的振動(dòng)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(gè)兩自由度系統(tǒng)，運(yùn)用Language方程建立系統(tǒng)的耦合動(dòng)力學(xué)方程和機(jī)電耦合方程，并進(jìn)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(huì)對(duì)振子的混沌振動(dòng)產(chǎn)生影響，將此混沌振動(dòng)作為俘能器的輸入激勵(lì)，發(fā)現(xiàn)懸臂梁只會(huì)出現(xiàn)混沌運(yùn)動(dòng)，而不會(huì)出現(xiàn)周期運(yùn)動(dòng)。
　　2.對(duì)雙穩(wěn)態(tài)俘能器的俘能機(jī)理進(jìn)行的深入的研究。分析了目前常用的衡量俘能效果指標(biāo)的不足，并從儲(chǔ)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(biāo)。