包邮压电振动能量收集

1 引言………………………………………………………………………………………………1 1．1 PVEH背景介绍…………………………………………………………………．．．…………1 1．2 本书的研究目标和研究对象…………………………………………．……………………3 1．3 本书的主要贡献………………………………………………………………．……………5 1．4 全书的总体构架………………………………………………………………．……………6 参考文献…………………………………………………………………………………………7 2 振动能量收集回顾………………………………………………………………………………9 2．1 能量收集的背景介绍……………………………………………………………………．…9 2．2 从振动中进行能量收集………………………………………………………………．．．…11 2．3 压电振动能量收集（PVEH）……………………………………………………………12 2．3．1 建模技术的改进……………………………………………………．．………………13 2．3．2 压电能量收集器几何构型的研究进展………………………．．……………………15 2．3．3 PVEH在振动控制中的应用…………………………………………．……………21 2．3．4 PVEH在纳米发电机中的应用………………………………………………………26 2．4 本章小结……………………………………………………………………………．．．……26 参考文献………………………………………………………………．．．………．．．……………27 3 分布式参数建模和实验验证…………………………………………………．………………31 3．1 背景介绍…………………………………………………………………………．．………31 3．2 双晶片的分布式参数建模…………………………………………………………．．……32 3．2．1 考虑电耦合效应的力学模型…………………………………………………．……33 3．2．2 带有反向机械阻尼的电路方程…………………………………………………．…36 3．2．3 FRF的推导…………………………………………………………………．．………38 3．2．4 单模式FRF的简化表达……………………………………………………………39 3．2．5 非简谐基础激励下的应用…………………………………………………．………40 3．3 模型的实验验证…………………………………………………………………．．………40 3．3．1 机械阻尼的估计…………………………………………………………………．…42 3．3．2 实验和理论分析得到的FRF的对比………………………………………………46 3．4 本章小结……………………………………………………………………………．．……57 参考文献………………………………………………………………………………．………57 4 基于动态刚度方法（DSM）的能量收集梁建模………………………………．……………59 4．1 背景介绍………………………………………………………………．．．…………………59 4．2 建模研究……………………………………………………………………．．．……………60 4．2．1 一般方程……………………………………………………………………………61 4．2．2 动态刚度方法（DSM）……………………………………………………………63 4．2．3 解析模态分析方法（AMAM）……………………………………………………66 4．3 悬臂双晶片的理论分析…………………………………………………………．．．………69 4．3．1 DSM与AMAM的对比验证………………………………．………………………70 4．3．2 电阻抗的影响………………………………………………………………………71 4．3．3 机械阻尼的影响……………………………………………………………………75 4．3．4 双功能性---能量收集梁吸振器………………………………．．．…………………76 4．3．5 阻尼相关假设的影响………………………………………………………………79 4．4 DSM的拓展……………………………………………………………………．．…………80 4．4．1 梁段的一维组装…………………………………………………………………80 4．4．2 其他情形…………………………………………………………………………84 4．5 本章小结…………………………………………………………………………………84 参考文献………………………………………………………………………………………85 5 “机电”梁式调谐质量阻尼器的理论分析…………………………．．…………………………87 5．1 背景介绍…………………………………………………………………．………………87 5．1．1 本章内容的主要特色…………………………………………………．．…………90 5．2 理论分析……………………………………………………………………．……………91 5．2．1 基准模型及其验证………………………………………………．．………………92 5．2．2 基于AMAM对TMD的机电耦合导纳进行推导…………………．……………99 5．2．3 基于DSM对TMD的机电耦合导纳进行推导…………………………………106 5．3 仿真分析---带有能量收集TVA的主结构的FRF………………………………………108 5．3．1 双电路---R-L-C并联下的耦合FRF…………………………………．．．…………110 5．3．2 双电路---C与串联R-L并联下的耦合FRF………………………………………114 5．3．3 单电路---耦合FRF………………………………………………………．．………118 5．4 本章小结………………………………………………………………………．…………120 参考文献………………………………………………………………………………………121 6 能量收集梁调谐质量阻尼器的实验研究………………………………………………．．．…123 6．1 实验设置………………………………………………………………………………．…123 6．1．1 主结构模态参数的实验确定…………………………………………．．…………124 6．1．2 双晶TMD的设计…………………………………………………………………125 6．1．3 R-L-C电路的设计与研究…………………………………………………………127 6．2 实验验证………………………………………………………………………………．…128 6．2．1 FRF---单电路构型，R-L-C并联…………………………………………．………130 6．2．2 FRF---单电路构型，C与串联的R-L并联………………………………………133 6．2．3 FRF---双电路构型，并联R-L-C…………………………………………．………135 6．2．4 FRF---双电路构型，C与串联的R-L并联………………………．．………………137 6．2．5 很优实验结果小结………………………………………………．．………………138 6．3 本章小结……………………………………………………………．……………………139 参考文献………………………………………………………………………………………140 7 双功能EHTVA应用实例---电子箱的振动抑制……………………………………………141 7．1 所提出的EHTVA理论的应用……………………………………………．……………141 7．2 分析方法………………………………………………………………………………．…141 7．3 结果与分析……………………………………………………………………………．…143 7．4 本章小结…………………………………………………………………………．………144 参考文献………………………………………………………………………………………145 8 工作总结与未来的研究方向…………………………………………………………………147 8．1 工作总结………………………………………………………………………………．…147 8．2 未来的研究方向…………………………………………………………………．………149 参考文献………………………………………………………………………………………150 附录A Matlab程序代码…………………………………………………………………………151 附录B…………………………………………………………………………．…………………167 附录C…………………………………………………………………………………．…………169 索引 ．．………………………………………．……………………………………………………171