振动能量收集系统的研究——结构设计VIP免费

北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计振动能量收集系统的研究——结构设计北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计振动能量收集系统的研究——结构设计摘要随着科技产品的大量涌现，无线设备成为了新型的生活必需品，其供电问题成为影响其应用范围的重要问题。在此背景下，压电振动能量收集装置以其易加工和结构上小型化、集成化等优点，可作为一种长期的自主供电系统。其中压电式能量收集器作为现阶段主要研究的方向，其在一些不便于电池表现很差的环境中有广阔的发展空间。但是，这种振动能量收集器的输出功率偏低，在实际工作生活中的局限性很大。为提升收集器的输出功率，扩大实际的应用范围，本文主要对压电振动能量收集系统的结构进行设计。首先，对振动能量收集结构所用的材料进行筛选，选择PZT-5的压电陶瓷。在此之后，通过对实验所涉及的各种压电片以及基板进行计算机建模和分析，得到最为合乎求的最佳选型，并且针对该模型所选结果进行优化设计。最后，为了验证实验设计的适用性，对纽扣状压电悬臂梁振动能量收集结构进行了COMSOL建模和仿真分析。关键词：压电陶瓷；压电悬臂梁；有限元分析；结构设计北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计ResearchonVibrationEnergyCollectionsystem——StructuraldesignAbstractWiththeemergenceofalargenumberoftechnologicalproducts,wirelessdeviceshavebecomeanewtypeofdailynecessities,andtheirpowersupplyissueshavebecomeanimportantissueaffectingtheirscopeofapplication.Underthisbackground,thepiezoelectricvibrationenergycollectiondevicecanbeusedasalong-termautonomouspowersupplysystemduetoitsadvantagesofeasyprocessing,miniaturizationandintegrationinstructure.Amongthem,thepiezoelectricenergyharvesteristhemainresearchdirectionatthisstage,andithasabroaddevelopmentspaceinsomeenvironmentswhereitisnotconvenientforthebatterytoperformpoorly.However,theoutputpowerofthisvibrationenergycollectorisrelativelylow,whichhasgreatlimitationsinactualworkinglife.Inordertoimprovetheoutputpowerofthecollectorandexpandthepracticalapplicationrange,thispapermainlydesignsthestructureofthepiezoelectricvibrationenergycollectionsystem.First,thematerialsusedinthevibrationenergyharvestingstructurearescreenedtoselectthePZT-5piezoelectricceramic.Afterthis,throughthecomputermodelingandanalysisofthevariouspiezoelectricsheetsandsubstratesinvolvedintheexperiment,themostdesirableandbestselectionisobtained,andtheoptimaldesigniscarriedoutfortheselectedresultsofthemodel.Finally,inordertoverifytheapplicabilityoftheexperimentaldesign,COMSOLmodelingandsimulationanalysisofthevibrationenergycollectionstructureofthebutton-shapedpiezoelectriccantileverbeamwerecarriedout.Keywords:Piezoelectricceramics；Piezoelectriccantileverbeam；COMSOLfiniteelementanalysis；Structuraldesign北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计目录摘要...........................................................................Abstract........................................................................目录...........................................................................第一章绪论...................................................................11.1研究背景与意义.........................................................11.2国内外研究现状.........................................................21.3论文主要研究内容......................................................2第二章压电材料..............................................................32.1发展历史...............................................................32.2压电材料基本性能参数................................................