壓電俘能器俘能性能數(shù)學建模及仿真分析.pdf

1、隨著MEMS、微電子等低耗能電子產(chǎn)品的廣泛應用，對便攜式、移動式電源的需求越來越強烈，而以傳統(tǒng)的化學電池為這些微電子器件供能存在許多明顯的弊端，如體積大、供能壽命有限、需要定期更換等。為解決這個問題，人們開始致力于研究從環(huán)境中吸取能量并轉(zhuǎn)化為電能的方法?；趬弘娔芰哭D(zhuǎn)換的壓電俘能器具有能量密度大、結構簡單、能耗低、易微型化等優(yōu)點，因此具有非常廣闊的應用前景。以往對壓電俘能器的研究，要么集中對壓電俘能器中壓電振子結構進行優(yōu)化研究，要么集中

2、對壓電儲能電路進行研究，而都沒有將壓電振子結構與儲能電路耦合起來分析，同時壓電俘能器現(xiàn)主要有兩種典型的結構形式：懸臂梁式和圓盤式，因此本文將以典型的懸臂梁和圓盤式壓電俘能器為研究對象，將壓電振子結構與儲能電路耦合起來分析，針對其發(fā)電性能的數(shù)學建模和仿真分析展開研究。
　　本文首先針對懸臂梁式壓電俘能器進行研究，利用彈性力學與壓電理論建立壓電振子結構與能量存儲電路耦合作用的發(fā)電性能數(shù)學模型，并在該模型的基礎上分析壓電振子主要結構參數(shù)

3、、壓電材料參數(shù)和負載對壓電俘能器輸出性能的影響關系，為懸臂梁式壓電俘能器的結構設計與優(yōu)化提供理論研究。
　　在理論分析的基礎上，建立懸臂梁式壓電俘能器的機電耦合作用有限元仿真分析模型，分析壓電振子主要結構參數(shù)、壓電材料參數(shù)和負載對壓電俘能器輸出性能的影響關系，驗證理論模型的正確性。
　　最后，本文對帶中心質(zhì)量的圓盤式壓電俘能器進行研究，利用理論彈性力學與壓電理論建立圓盤式壓電俘能器輸出性能的數(shù)學模型，分析壓電俘能器在串聯(lián)與并