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双稳态压电悬臂梁大变形时的稳态响应分析

李印波  姚明辉  张伟  
【摘要】:近年来利用压电发电技术将环境中的振动机械能转化为电能越来越受到广泛重视,研究大变形情况下双稳态压电悬臂梁的稳态响应,对于压电发电技术的发展和应用起到十分重要的理论支撑作用。该项研究对于航空航天、机械、电子等工程领域都具有重要的推动作用。本文针对双稳态压电发电结构进行了动力学建模,考虑曲率非线性和磁力非线性的影响,利用Hamilton原理建立动力学方程。对动力学方程进行多尺度法摄动分析,研究各参数对于幅频响应曲线的影响,研究各参数对于失稳区间的影响,各参数包括:扰动参数ε、激励幅值W、电阻R等等。研究结果表明各参数对系统幅频响应都有一定的影响,扰动参数ε从负值到正值变化时,系统的刚度特性由刚度软化逐渐转变为刚度硬化,且随着ε的绝对值的增大,系统的刚度变化特性减弱。当激励幅值W逐渐增大时,系统的响应幅值也逐渐增大。其它参数对系统也有不同形式的影响。研究结果为压电能量采集技术的性能优化提供理论依据。

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