多场耦合条件下压电俘能器设计理论及应用PDF电子书下载

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第1章 概述 1

1.1 新型能量俘获技术需求与利用 1

1.2 振动能量俘获技术概述 2

1.3 压电式振动能量俘获技术研究进展 6

1.3.1 从单方向到多方向 6

1.3.2 从线性到非线性 11

1.3.3 从简谐激励到随机激励 15

1.4 本书结构及主要内容 16

第2章 压电式能量俘获技术基础知识 18

2.1 压电材料基础知识 18

2.1.1 正／逆压电效应 18

2.1.2 压电方程 19

2.1.3 压电材料 21

2.2 梁的建模与模态分析 22

2.2.1 Euler-Bernoulli梁理论 22

2.2.2 梁的弯曲振动 23

2.2.3 梁的模态分析 25

2.3 Lagrange机电耦合方程 29

2.3.1 虚功原理 29

2.3.2 Hamilton原理 30

2.3.3 Lagrange方程 31

2.4 本章小结 32

第3章 悬臂式线性压电俘能器机电模型构建 34

3.1 引言 34

3.2 线性压电俘能器集中式参数建模 34

3.3 线性压电俘能器分布式参数建模 36

3.3.1 力学平衡法 36

3.3.2 能量守恒法 39

3.4 本章小结 42

第4章 悬臂式多场耦合非线性压电俘能器模型构建 44

4.1 引言 44

4.2 多物理场模型建立 44

4.2.1 磁场模型 45

4.2.2 力学模型 49

4.2.3 电学模型 53

4.3 压电能量收集系统分布式参数机电耦合模型 55

4.4 本章小结 57

第5章 悬臂式多场耦合非线性压电俘能器模型解析 58

5.1 引言 58

5.2 简谐激励下系统模型解析方法 58

5.2.1 四五阶龙格-库塔法 58

5.2.2 谐波平衡法 61

5.2.3 增量式谐波平衡法 61

5.3 随机激励下系统模型解析方法 68

5.3.1 环境振动过程中随机激励形式 68

5.3.2 蒙特卡罗模拟法 71

5.3.3 FPK方程法 72

5.4 有限元仿真分析法 76

5.4.1 压电俘能器有限元分析建模 77

5.4.2 压电俘能器有限元分析 79

5.5 本章小结 83

第6章 悬臂式多场耦合非线性压电俘能器实验验证 85

6.1 引言 85

6.2 实验平台搭建及实验材料制备 85

6.2.1 实验平台的搭建 85

6.2.2 实验材料的制备方法 86

6.3 不同激励下的俘能器实验验证 90

6.3.1 简谐激励下俘能器实验验证 90

6.3.2 随机激励下俘能器实验验证 92

6.4 本章小结 94

第7章 多方向压电俘能器建模分析与实验研究 95

7.1 引言 95

7.2 悬臂式多方向压电俘能器 95

7.2.1 悬臂式多方向压电俘能器的结构设计 96

7.2.2 悬臂式多方向压电俘能器的建模分析 96

7.2.3 悬臂式多方向压电俘能器的实验研究 116

7.3 击打式多方向压电俘能器 127

7.3.1 击打式多方向压电俘能器的结构设计 128

7.3.2 击打式多方向压电俘能器的建模分析 129

7.3.3 振动能量收集装置的实验验证 139

7.4 本章小结 146

第8章 压电俘能器的应用 148

8.1 环境监测 148

8.1.1 在风速及温度监测方面的应用 148

8.1.2 在水质监测方面的应用 149

8.2 设备状态监测 151

8.2.1 矿井机械设备状态监测 151

8.2.2 汽车胎压监测 153

8.2.3 桥梁及建筑健康监测 154

8.3 可穿戴式人体能量收集技术 155

8.3.1 人体行走的鞋式能量收集技术 156

8.3.2 人体行走的背包式能量收集技术 160

8.3.3 人体关节部位的能量收集技术 162

8.4 人体医疗设备供电 163

8.4.1 心脏起搏器的供电 163

8.4.2 健康检测设备供电 165

8.5 本章小结 167

参考文献 168

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