耦合的壓電傳感器和能量收集板結(jié)構(gòu)的有限元模型計(jì)算

1、耦合的壓電傳感器和能量收集板結(jié)構(gòu)的有耦合的壓電傳感器和能量收集板結(jié)構(gòu)的有限元模型計(jì)算限元模型計(jì)算M.F.Lumentut，K.K.TehI.Howard科廷科技大學(xué)機(jī)械工程系（澳大利亞）電子郵件:文摘文摘:本文提出了一種piezoplateenergyharvesting的數(shù)學(xué)模型方案。一種被用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)有限元模型的耦合壓電無(wú)源陣列傳感器元件的使用LoveKirchhoff板理論分析方法。為一個(gè)單一的層板單元制定的本構(gòu)方程。壓電傳感器的

2、結(jié)構(gòu)的兩極分化的東南面上盤(pán)結(jié)構(gòu)是歸因于環(huán)境振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)。強(qiáng)迫振動(dòng)的智能結(jié)構(gòu)，將在壓電晶體結(jié)構(gòu)材料產(chǎn)生應(yīng)變。通過(guò)傳感器單元所產(chǎn)生的電場(chǎng)結(jié)果是用線性模型插值函數(shù)的仿制的和網(wǎng)狀厚度板元素用fournode矩形元素使用每個(gè)節(jié)點(diǎn)的三自由度仿制的。耦合壓電板系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的本征模式的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)回應(yīng)動(dòng)力響應(yīng)是分別利用模態(tài)分析和Newmarkβ集成來(lái)解決的。分析和論證了動(dòng)態(tài)位移和電壓應(yīng)用一步反應(yīng)力。進(jìn)一步的智能化結(jié)構(gòu)造型的目的是最大限度地智能結(jié)構(gòu)的發(fā)電能力。關(guān)

3、鍵詞關(guān)鍵詞:能量采集、壓電傳感器、LoveKirchhoff板，有限元分析。1、介紹介紹作為一種智能結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷的研究應(yīng)用于許多工程行業(yè)。壓電材料的能力改變機(jī)械應(yīng)變，誘導(dǎo)外周血振動(dòng)、電潛力是眾所周知的，表現(xiàn)在最直接的方式利用物質(zhì)作為一個(gè)傳感器。另一方面，壓電材料電氣領(lǐng)域能力改造機(jī)械應(yīng)變也很有名，利用逆向模式資料作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這些智能的結(jié)構(gòu)數(shù)值分析的使用三維有限元模型，1970年Allike和Hughes第一次提出。然而，壓電和板結(jié)構(gòu)一

4、體化三維有限元分析是一種挑戰(zhàn)一般情況下也要求大型計(jì)算要求。這是意識(shí)到壓電片太薄和二維模擬這些已經(jīng)足夠了。其他數(shù)值類型使用疊層壓電材料矩形板保稅表面上已經(jīng)先前開(kāi)發(fā)的，與其他研究者利用多層復(fù)合材料正交異性層合板。幾乎很少出版物報(bào)告了利用數(shù)值模型來(lái)模擬的這些智能結(jié)構(gòu)的彈性和電廠耦合的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以前的場(chǎng)景，在很大程度上，討論了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)系統(tǒng)運(yùn)用壓電傳感器和致動(dòng)器的東南面的結(jié)構(gòu)。此外，壓電技術(shù)的近期發(fā)展涉及使用傳感器的結(jié)構(gòu)受到了周圍的機(jī)械振動(dòng)。誘發(fā)

5、的應(yīng)變能被轉(zhuǎn)化為有用的電能量能夠儲(chǔ)存在電氣設(shè)備，如電池或電容器。這樣的技術(shù)一般稱為能量采集技術(shù)。在過(guò)去的十年里，用于壓電能量智能結(jié)構(gòu)和嵌入式傳感器的能量采……（5）???????????????????????????xyyxvvvvC????2100010112或者……（6）????????mD?1.2壓力傳感器的本構(gòu)方程壓力傳感器的本構(gòu)方程壓電傳感器有一種最直接的電力的模式，歸因于起材料施加機(jī)械應(yīng)變的結(jié)構(gòu)。相關(guān)矩陣方程對(duì)機(jī)械和電子的

6、數(shù)量可以寫(xiě)成如下……（7）??????????EeD????其中的，，，，，和代表著電位移矢量、壓電應(yīng)力??D??????mDde?????????d??mD系數(shù)、應(yīng)變矢量、介電矩陣恒應(yīng)變、壓電常數(shù)、剛度系數(shù)和電場(chǎng)矢量的分別。在這種情況下，逆模式得到致動(dòng)器被忽視。Discritised電場(chǎng)誘導(dǎo)分化微振產(chǎn)生的piezosens資料，z沿板厚方向傳感器。隨后??E的電氣潛力是假定的線性和制定，……（8）????????????szszz??