一種收集人行能量的壓電俘能器.pdf

1、隨著電子技術的發(fā)展，微電子系統(tǒng)的體積越來越小、能耗越來越低。然而，微電子器件的供能手段仍以化學電池為主，傳統(tǒng)的化學電池存在體積大、能量有限、需要定期更換和污染環(huán)境等諸多問題。從環(huán)境中獲取能量已經(jīng)成為解決供能問題的熱點研究方向。其中，壓電材料因為能直接實現(xiàn)環(huán)境機械能到電能的轉化，受到廣泛關注。在特定的環(huán)境下，利用壓電材料俘獲環(huán)境振動、人體運動產(chǎn)生的能量，可取得良好的經(jīng)濟效益。
　　基于以上背景，本文設計了一種用于收集人行能量的壓電俘

2、能裝置。該裝置易于使用，可將其安裝于地面，行人經(jīng)過并踩踏俘能器，就可以收集能量。圍繞該俘能裝置的研制，本文主要內容如下:第一章給出了課題背景與意義，介紹了該領域的國內外研究進展;第二章介紹了壓電材料的本構方程、工作模式與常見結構形式，并基于壓電梁結構設計了俘能裝置，介紹了其工作原理;第三章首先利用有限元軟件ANSYS分析了該器件在簡諧荷載作用下的俘能特性，然后基于分析結果加工制作了俘能器的實物模型，利用低周疲勞試驗機進行了簡諧加載實驗，

3、驗證了俘能器的可用性，并對影響俘能器俘能特性的參數(shù)進行了討論;第四章首先對不同情況下人行荷載幅值、頻率與時程曲線做了討論，然后利用ANSYS軟件分析了在典型單步人行荷載作用下俘能器的輸出，并進行了應用模擬實驗，測試了實際使用中俘能器收集人行荷載的效率;第五章給出了本文得到的主要結論，并指出了后續(xù)研究需要解決的問題。
　　文中進行仿真分析與實驗研究所采用的俘能器模型是實際應用中的一個單元，經(jīng)測試，體重66kg的行人踩踏一次可收集到的