固体力学学报
固體力學學報
고체역학학보
ACTA MECHANICA SOLIDA SINICA
2013年
4期
333-341
,共9页
声子晶体%能量回收%低频振动%局域共振%压电效应
聲子晶體%能量迴收%低頻振動%跼域共振%壓電效應
성자정체%능량회수%저빈진동%국역공진%압전효응
phononic crystal%energy harvesting%low frequency vibration%locally resonant%piezoelectric effect
通过对局域共振型声子晶体的带隙机理及其对能量的局域化作用的分析,提出了一种用于回收环境低频振动能量的新型局域共振结构,并结合有限元方法对此新型结构的振动特性和能量回收能力进行了分析和研究.根据结构的共振模态和“质量-弹簧”系统简化模型,改变结构的材料和几何尺寸可以使结构的前7阶共振频率降到50-250 Hz的低频范围.在此基础上发展了一种低频宽带多核结构,在250 Hz以下拥有几十甚至更多的共振频率,最低频率低至20 Hz,进一步优化了结构的低频宽带共振特性.利用有限元软件对有限结构的频率响应和压电特性进行分析,证实了新型局域共振结构的对环境中低频振动能量的回收能力,并满足了环境振动能量回收的宽带要求.该结构可以应用于各种便携式设备、无线传感器和微机电等自供电系统中,从低频振动环境中的获取能量为自身供电.
通過對跼域共振型聲子晶體的帶隙機理及其對能量的跼域化作用的分析,提齣瞭一種用于迴收環境低頻振動能量的新型跼域共振結構,併結閤有限元方法對此新型結構的振動特性和能量迴收能力進行瞭分析和研究.根據結構的共振模態和“質量-彈簧”繫統簡化模型,改變結構的材料和幾何呎吋可以使結構的前7階共振頻率降到50-250 Hz的低頻範圍.在此基礎上髮展瞭一種低頻寬帶多覈結構,在250 Hz以下擁有幾十甚至更多的共振頻率,最低頻率低至20 Hz,進一步優化瞭結構的低頻寬帶共振特性.利用有限元軟件對有限結構的頻率響應和壓電特性進行分析,證實瞭新型跼域共振結構的對環境中低頻振動能量的迴收能力,併滿足瞭環境振動能量迴收的寬帶要求.該結構可以應用于各種便攜式設備、無線傳感器和微機電等自供電繫統中,從低頻振動環境中的穫取能量為自身供電.
통과대국역공진형성자정체적대극궤리급기대능량적국역화작용적분석,제출료일충용우회수배경저빈진동능량적신형국역공진결구,병결합유한원방법대차신형결구적진동특성화능량회수능력진행료분석화연구.근거결구적공진모태화“질량-탄황”계통간화모형,개변결구적재료화궤하척촌가이사결구적전7계공진빈솔강도50-250 Hz적저빈범위.재차기출상발전료일충저빈관대다핵결구,재250 Hz이하옹유궤십심지경다적공진빈솔,최저빈솔저지20 Hz,진일보우화료결구적저빈관대공진특성.이용유한원연건대유한결구적빈솔향응화압전특성진행분석,증실료신형국역공진결구적대배경중저빈진동능량적회수능력,병만족료배경진동능량회수적관대요구.해결구가이응용우각충편휴식설비、무선전감기화미궤전등자공전계통중,종저빈진동배경중적획취능량위자신공전.
