基于压电悬臂梁境振动能量获取方法的初步研究

《基于压电悬臂梁境振动能量获取方法的初步研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、编号南京航空航天大学金城学院毕业设计基于压电悬臂梁的振动能量获取方法的研究学生姓名包蒙恩学号2007023206系部自动化专业测控技术与仪器班级20070232指导教师李开宇二〇一一年六月2南京航空航天大学金城学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目：）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。作者签名：年月日（学号）：2毕业设计（论文）报告纸基于压电悬臂梁的振动能量获取方法的研究摘要振动是一种普通的物理现像，振动式微型发

2、电机通过振动能量采集装置将外部的振动能转换成电能，可工作在各种存在振动的环境中，具有很好的应用情境。这种结构的特点是构造简单、加工方便、可以组成各种复杂的机构、可得到相对低的共振频率和相对大的形变等。应压电式微型发电机无需外界电源。较高的几点耦合特性和功率密度而受到关注。此类发电机大都采用压电悬臂梁结构作为转换元件。本文对压电悬臂梁振动能量采集装置的模型的关键部件——压电悬臂梁进行了理论分析与有限元仿真分析。求解其谐振频率，并研究质量块、PZT层厚度、悬臂梁长度、宽度等因素对谐振频率和输出功率的影响。本文主要内容包括：1.介绍了振动式微型发电机,特别是压电悬臂梁结构的振动发电机的原理与研究

3、现状,以及存在的问题。2.依据环境振动的特点,建立了以末端固定质量块的压电悬臂梁作为换能元件的振动能量采集装置的模型。对压电材料的特性、电流等效电路进行理论分析,并推导了压电悬臂梁结构谐振频率、能量采集装置输出电功率的方程。3.利用有限元分析软件ANSYS对压电悬臂梁结构进行分析。求解其谐振频率,并讨论了质量块、PZT层厚度、悬臂梁长度、宽度等因素对谐振频率和输出功率的影响。关键词：压电悬臂梁振动能量采集谐振频率ANSYS有限元素分析47毕业设计（论文）报告纸ABSTRACTTheenergyofvibrationiswidelyspread,andtheminiaturevibratio

4、n-basedgeneratormaywithdrawitandtransformintotheenergywhichmayusedirectly.Amongthem,vibration-basedgeneratoracquirementmostattentionaspiezoelectricmodeforitsadvantageofworkingconditionwithoutpowersource,highmechanicalandelectricalcouplingcharacteristicandpowerdensity.Thiskindofgeneratorlargelyexte

5、nt,usesthepiezoelectriccantileverstructureasinvertingelement.Forthereasonthatofsimplestructureandconvenientprocessing,theresonancefrequency,geometryandmaterialofpiezoelectriccantilevershaveanimmediateeffectonworkingconditionandoutputofenergyharvestingdevice.Thisarticlehasestablishedthepiezoelectri

6、ccantilevermodelforvibrationalenergyharvesting.TheoreticalanalysisandANSYSfiniteelementanalysiswerecarriedon,inviewofitskeycomponent——piezoelectricbeam,includingitsenergyconversionprocess,resonancefrequencysolutionandoutput.MainContent：1.Introductionofvibration-basedgenerator,especiallytheprincipl

7、eandpresentresearchforthoseusepiezoelectriccantileverstructures,aswellasexistentproblem.2.Basedonthecharacteristicofenvironmentvibration,modelofenergyharvestingdeviceusingpiezoelectriccantileverwasestablished.3.T