具有弹性放大器的双稳态压电俘能器建模及参数影响分析

来源：计算力学学报杂志2020年第2期北京时间：

作者：张宇,汪权,王建国

单位：合肥工业大学 土木与水利工程学院, 合肥 230009,合肥工业大学 土木与水利工程学院, 合肥 230009,合肥工业大学 土木与水利工程学院, 合肥 230009

摘要：利用广义Hamilton变分原理，建立了具有弹性放大器的双稳态压电俘能系统BPH+EM的动力学方程。考虑谐波激励，采用调和平衡法获得了BPH+EM系统的位移、输出电压和功率的解析解。利用求得的解析解，讨论了BPH+EM系统扩大能量俘获的频率范围和提高能量俘获效率的机理，研究了弹性放大器的刚度质量比对BPH+EM系统的动力性能影响规律。当弹性放大器的刚度质量比趋于无限大时，具有弹性放大器的双稳态压电俘能系统退化为双稳态压电俘能系统BPH。弹性放大器的刚度质量比趋于0但不等于0时，BPH+EM的俘能效率低于BPH。结果表明，在合适的刚度质量比范围内，BPH+EM的俘能效率显著优于BPH。研究结果为BPH+EM系统的优化设计提供了理论指导。

关键词：双稳态俘能器,弹性放大器,分布参数模型,非线性特性,调和平衡法,参数分析,

基金资助：国家自然科学基金（1172087）资助项目.