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总览 评价 胡顶聪 ， 师阳 ， 姚宏 ， 高原文 * （ 兰州大学土木工程与力学学院，兰州 730000； ） 摘要： 建立了三角形双晶压电悬臂梁的理论模型，并导出了输出电压的表达式。然后运用有限元软件ANSYS建立了有限元模型并进行仿真分析，得出了能量收集器的输
胡顶聪， 师阳， 姚宏， 高原文*
（
兰州大学土木工程与力学学院，兰州 730000； ）
摘要：
建立了三角形双晶压电悬臂梁的理论模型，并导出了输出电压的表达式。然后运用有限元软件ANSYS建立了有限元模型并进行仿真分析，得出了能量收集器的输出电压值，与理论值进行了对比，结果基本一致。同时对模型进行了模态分析与谐响应分析，分析了三角形压电振子的工作状态。利用改变压电材料和基板的尺寸等参数，对俘能器进行了优化设计。结果表明：在梁的固有频率附近，输出电压达到最高；改变材料尺寸可以有效调控共振频率，使其接近环境中的频率。同时，结构的尺寸参数在频率调控和性能优化方面也十分重要。
关键词：
三角形；压电；ANSYS；电压
HU Dingcong， SHI Yang， YAO Hong， GAO Yuanwen*
（
College of Civil Engineering and Mechanics, Lanzhou University, Lanzhou 730000； ）
Abstract：
A theoretical model of the triangular piezoelectric bimorph cantilever beam was established and then the output voltage was derived. At the same time, the finite element model was established using finite element software ANSYS and some simulation analysis were given. The output voltage of the energy harvesting device was obtained. The simulation results are in good agreement with the theoretical ones. Meanwhile, using modal analysis and harmonic response analysis, we analyzed the device's operating state. The energy harvester was optimized by changing piezoelectric and substrate parameters. The result shows that: the voltage reaches its highest value near the beam's natural frequency; resonant frequency can be well adjusted by changing material's size in order to match environment's frequency. At the same time,the structure's parameters are very important in adjusting frequency and optimizing.
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