基于磁化电流法的双稳压电悬臂梁磁力精确分析

• 作者: 冷永刚 刘进军 张雨阳 范胜波 谭丹
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 振动能量采集 双稳悬臂梁系统 磁力计算 磁化电流
• 年，卷（期）: 2017,（22）
• 所属期刊栏目: 总论
• 页码范围: 154-166
• 页数: 13页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.66.220502

摘要

双稳压电悬臂梁结构常常用于振动能量采集系统,其中的非线性磁力与系统势函数和动力学方程的建立紧密相关,非线性磁力的正确分析和精确计算对系统振动响应和能量采集效果的准确预测至关重要.本文采用形状函数分析方法,通过悬臂梁弯曲斜率的整体积分计算,得到了悬臂梁末端的运动轨迹及其末端磁铁精确的位置与姿态,并由此根据磁化电流理论建立了双稳压电悬臂梁能量采集系统的磁力计算模型,给出了末端磁铁受到的水平轴向磁力和竖直纵向磁力及其合磁力的变化规律.数值模拟发现,随着末端磁铁竖直纵向位移逐渐增大,磁铁受到的水平轴向磁力和竖直纵向磁力都会依次由排斥力转变为吸引力,从而导致磁力合力的方向会随磁铁位移发生跨越两个象限的大幅度变化.实验验证表明,磁力计算结果与实验测量结果符合良好,其精确度优于现有文献方法的精度,因此本文的方法可以准确预测双稳压电悬臂梁振动过程的磁力变化规律.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	冷永刚	天津大学机械工程学院	77	1908	24.0	42.0
2	范胜波	天津大学机械工程学院	37	613	14.0	24.0
3	张雨阳	天津大学机械工程学院	4	5	2.0	2.0
4	谭丹	天津大学机械工程学院	4	15	2.0	3.0
5	刘进军	天津大学机械工程学院	6	16	2.0	3.0