等效刚度对非线性压电俘能系统性能影响研究

来源：计算力学学报杂志2020年第5期北京时间：

作者：方飞,夏光辉,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,合肥工业大学 土木与水利工程学院, 合肥 230009

摘要：基于Hamilton原理，考虑几何非线性和梁的不可伸长条件，建立了五层压电双晶片叠合梁俘能器在直接和参数激励作用下的运动微分方程。利用Galerkin法和谐波平衡法获得了俘能器的位移、输出电压和输出功率的解析解。引入随时间变化的扰动，提出了非线性方程解的稳定性条件。为了对压电俘能器的结构-性能关系进行综合分析，研究了被动层的配置形式、被动层与主动层的厚度比和弹性模量对压电俘能系统性能的影响。结果表明，在叠合梁厚度不变的情况下，采用五层的压电双晶片叠合结构，选择合理的被动层与主动层厚度比、被动层弹性模量、被动层厚度比和负载电阻，可以有效提高能量俘获的效率。

关键词：压电俘能器,几何非线性,谐波平衡法,稳定性分析,叠层配置,参数分析,

基金资助：国家自然科学基金（11172087）资助项目.