基于线性放大与非线性磁力复合增强的三稳态压电振动能量俘获机理与动力学特性研究

摘要：

提出一种基于线性放大与非线性磁力复合增强的三稳态压电振动俘能器,实现在宽频范围内有效地采集低能轨道振动能量.将质量块和弹簧组成的线性放大机构置于三稳态压电俘能器与基座之间,调节线性放大机构与俘能器之间的质量比和刚度比,使三稳态俘能器获得较大的输入动能从低能轨道运动跳转到高能轨道运动,从而获得更高的输出性能和更宽的工作频带.利用能量法建立了描述该复合压电振动俘能器系统动态响应的非线性机电耦合数学模型;采用动态分岔图仿真研究了系统质量比和刚度比对压电俘能器动态输出性能的影响及其能量俘获机理.实验验证了理论结果的正确性.研究结果表明:合理调节系统质量比和刚度比,复合俘能器可以在低能轨道振动时获得更宽的工作频带和更高的发电能力.与传统刚性基座三稳态压电俘能器相比,实验获得复合压电俘能器的阱间运动频率范围由3～14 Hz扩大到2～21.5 Hz,从低能轨道振动跳转到高能轨道振动所需的激励加速度由13.5 m/s2降至5.8 m/s2.

关键词：三稳态俘能器、线性放大、非线性磁力、能量俘获、动态分岔

所属期刊栏目：58

分类号：TG156(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金;浙江省自然科学基金资助项目

在线出版日期：2023-03-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：138-150