一种非线性振动能量采集和阻尼器动力学特性研究

• 作者: 周少艺 黄俊刚 袁泉
• 来源期刊: 科技与创新
• 学科: 工学
• 关键词: 压电振动能量采集;线性悬臂梁;宽频俘能;分流阻尼
• 年，卷（期）: 2025,（3）
• 页码范围: 19-23
• 页数: 5页
• 语种: 中文
• DOI: 10.15913/j.cnki.kjycx.2025.03.004

摘要

压电振动能量采集是一种很有应用前景的绿色环保自供电技术，因此，提出了一种兼具振动能量采集和结构振动控制的非线性压电采集电路设计，其由线性压电悬臂梁外接非线性采集电路组成，以并联型电感-电阻负载为基础，在电阻支路上串联一个具有立方非线性的电容元件。基于优化准则对非线性采集电路的参数进行最优化设计，并在不同工况下与多种典型非谐振和谐振电路的能量采集和振动控制性能进行比较。在谐波激励工况下，应用谐波平衡方法求得机电耦合系统的动力学响应近似解析解，并与直接数值模拟方法求得的精确解进行比较，来验证解析方法的准确性。数值仿真结果表明，通过适当的参数调谐，新型非线性采集电路可以在较宽频率范围内俘获较高的振动能量，同时有效抑制悬臂梁的结构振动。在高斯白噪声激励工况下，与纯电阻电路和串联型电阻-电感电路相比，新型采集电路能量采集功率分别提高了250%和50%。