Abstract:
传统共振模式的悬臂梁线性能量收集器不能满足实际需求,实现宽频能量收集是现阶段压电能量收集技术的发展趋势,双稳态非线性系统的方法优势明显。碳纤维-环氧树脂复合材料层合板在非对称的铺设下,通过高温固化后,可以形成具有两个稳态的圆柱形结构,在变形结构方面的应用备受关注。在激励的作用下,系统可以一个稳定状态到另一个稳定状态的动态转换,实现大幅运动,具有较好的压电俘能潜力。本文模型基于双稳态复合材料层合板的结构,考虑铺设一层柔性压电薄膜(PVDF)。应用高阶剪切板壳理论及von Karman非线性应变-位移几何关系,考虑压电材料的压电效应的影响。基于四角点简支的边界条件,利用Hamilton原理建立双稳态压电复合材料层合板的非线性控制方程。本文通过势能曲线,力位移曲线,研究了双稳态压电复合材料层合板的双稳态特性。并运用Runge-Kutta法进行数值仿真,得到了系统位移和电压的分叉图、时间历程图、相图、波形图和Poincare截面。对不同结构参数和外激励进行参数研究,分析影响双稳态复合材料层合板非线性运动状态和输出电压的主要因素,进一步完善理论模型。
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Year: 2023
Language: Chinese
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