第46卷第2期压电与声光Vol.46No.22024年4月PIEZOELECTRICS&ACOUSTOOPTICSApr.2024收稿日期:2023-12-01作者简介:王鹏(1983-),男,新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市人,博士生。通信作者:陈仁文,教授,博士。文章编号:1004-2474(2024)02-0259-05DOI:10.11977/j.issn.1004-2474.2024.02.022倾斜异长组合型压电能量采集器设计与仿真王鹏1,2,蒋子豪1,陈仁文1(1.南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室,江苏南京210016;2.新疆铁道职业技术学院,新疆乌鲁木齐830011)摘要:振动是自然界中普遍存在的现象,而压电材料可以将外界振动的机械能转化为电能,为微型机电系统、无线传感网络和嵌入式系统等提供能量,从而使得器件降低对电池能源供应的依赖。为了拓宽压电能量采集器的工作频带并提升其能量采集效率,该文设计了一种倾斜异长组合型压电能量采集器,通过理论分析得出该能量采集器的固有频率以及压电能量采集器的各组模态振型,通过有限元分析证明了理论推导的正确性,验证了在该设计中压电悬臂梁组数对压电能量采集器的影响规律。结果表明,倾斜异长组合型压电能量采集器可以实现多模态下的振动能量采集,提升能量采集效率。关键词:振动能量采集;有限元;异长组合;多模态中图分类号:TN384文献标识码:ADesignandSimulationofaTiltedAsymmetricCompositePiezoelectric-EnergyHarvesterWANGPeng1,2,JIANGZihao1,CHENRenwen1(1.StateKeyLab.ofMechanicsandControlforAerospaceStructures,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China;2.XinjiangRailwayVocationalandTechnicalCollege,Urumqi830011,China)Abstract:Vibrationisaubiquitousphenomenoninnature.Piezoelectricmaterialscanconvertthemechanicalen-ergyofexternalvibrationsintoelectricalenergy,providingenergyformicro-electromechanicalsystems,wirelesssensornetworks,embeddedsystems,etc.,therebyreducingthedevice’sdependenceonbatterypower.Tobroadentheworkingbandwidthofthepiezoelectric-energyharvesterandimproveitsenergy-harvestingefficiency,thisstudydesignsatiltedasymmetriccompositepiezoelectric-energyharvester,andobtainsthenaturalfrequencyandmodalshapesofeachgroupoftheharvesterthroughtheoreticalanalysis.Throughfinite-elementanalysis,thecorrectnessofthetheoreticalderivationisproved,andtheinfluencelawofthenumberofpiezoelectr...
