多場耦合多方向振動俘能器建模及響應分析
作者：張旭輝; 吳中華; 賴正鵬; 譚厚志; 樊紅衛(wèi) 西安科技大學機械工程學院; 西安710054
摘要：針對多方向振動俘能器對低頻、低幅值激勵的響應輸出性能低等問題,在振動俘能結(jié)構中引入非線性磁吸力,提高俘能器的響應頻帶和能量轉(zhuǎn)換效率。研究了非線性磁振子模型,建立了基于廣義Hamilton變分原理的橫、縱向振動系統(tǒng)機電耦合模型,對系統(tǒng)動力學方程進行無量綱化并數(shù)值求解。搭建了振動俘能器性能測試平臺,開展了多場耦合振動俘能器頻譜特性及響應輸出的分析實驗。結(jié)果表明,引入磁鐵可顯著提高系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率,當磁鐵間距15mm、激勵幅值0.5m/s~2時,相比無磁力輸入的情況,系統(tǒng)響應電壓提高了6倍左右,諧振頻率從18Hz降至9.5Hz左右,解決了壓電俘能器頻帶窄、響應頻率高及輸出電壓低等問題。
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