变截面悬臂梁压电俘能器集总参数模型修正

发布时间：2024-02-05 19:36

　　以变截面悬臂梁压电俘能器为研究对象,推导含端部集中质量的分布参数与集总参数模型运动方程及传递函数,并利用分布参数模型的解析解来修正集总参数模型的近似解。修正分为频率修正和幅值修正,通过分析发现,在梁自由端与固定端宽度比值较大的情况下,系统固有频率近似解的相对误差变大,根据此规律对集总参数模型固有频率进行修正,并在此基础上对相对运动传递函数引入修正系数,对幅值进行修正。通过和文献数据对比验证模型修正方法的正确性,表明其适于得到进一步应用和推广。

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【部分图文】：

图1变截面悬臂梁简图

本文考虑悬臂梁式压电俘能器模型，将压电薄膜覆盖于基梁上下两侧，梁一端固接于支座处，自由端附着一集中质量块。基座受到简谐外激励带动悬臂梁产生摆动，使得上下压电层应变相反并产生电势差，通过串联或并联连接输出电压，为电路中负载供电，保证电路稳定工作。基于Euler-Bernoulli梁....

图2修正系数与质量比关系曲线

对集总参数模型固有频率进行修正后，对比两种模型的传递函数，在集总参数模型中引入修正系数，修正系数γ1随质量比变化的关系曲线如图2所示。根据式(11)、式(17)和式(24)绘制不同模型的相对位移传递函数曲线(阻尼比取为0.05)，如图3所示。图3不同模型相对位移传递函数

图3不同模型相对位移传递函数

图2修正系数与质量比关系曲线为验证本文集总参数模型和分布参数模型计算结果的正确性，将文献[12]、文献[14]中的材料参数代入本文计算模型中得到近似解与解析解，与文献结果对比见表4。

附图1宽度比为4时悬臂梁模型

选取文献中宽度比为4时的工况进行计算比较，利用ANSYS软件建立的模型如附图1所示.压电材料弹性常数矩阵为

本文编号：3896090