有限元模拟剪切模式压电悬臂梁的俘能特性.docx

《有限元模拟剪切模式压电悬臂梁的俘能特性.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、本科毕业设计(论文)FINALPROJECT/THESISOFUNDERGRADUATE(2015届)有限元模拟剪切模式压电悬臂梁的俘能特性Modellingonenergyharvestingperformanceofd15modepiezoelectriccantileverbyfiniteelementsimulation学　　院材料科学与工程学院专　　业材料科学与工程学生姓名肖程光学　　号1126010229指导教师祝元坤老师完成日期2015年06月承诺书本人郑重承诺：所呈交的毕业论文“有限元模拟剪切模式压电悬臂梁的俘能特性”是在导师的指导下，严格按照学校和学院的有关规定由本人独

2、立完成。文中所引用的观点和参考资料均已标注并加以注释。论文研究过程中不存在抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。如若出现任何侵犯他人知识产权等问题，本人愿意承担相关法律责任。承诺人(签名)：______________________日期：年月日摘要压电俘能器可将环境振动能量转化为电能。压电俘能器具有俘能效率高、容易制作、微小化等诸多优点，是国内外研究的热点之一。压电俘能器具有d31、d33、d15三种工作模式。目前国内外主要集中在对d31和d33模式压电俘能器的研究，而d15模式压电俘能器较少。材料压电系数通常满足d15>d33>d31的关系，利用具有较大d15系数的压电材料，可以设计

3、和制作性能优异的剪切模式压电俘能器。本文选取d15模式下压电俘能器作为研究对象，开展以下工作：利用ANSYS软件建立了剪切模式压电悬臂梁的有限元模型，然后利用软件分析了影响其俘能性能的关键因素。然后研究了不同结构下俘能性能的影响。实验结果表明，串联结构的压电悬臂梁是要优于并联结构。在串联结构下，增加悬臂梁末端质量块质量可以提升输出电压；增加长度对输出电压影响不大；增加宽度可以提升输出电压；增加金属层厚度可以提升输出电压；增加压电层厚度可以提升输出电压；加大外部负载可以提升输出电压；加大外部激励可以提升输出电压。基于以上工作，希望本论文的工作能为获得高性能压电俘能器提供有益的探索研究，并为

4、压电俘能器未来的设计和应用提供有益的指导帮助。关键字：d15模式ANSYS软件压电悬臂梁俘能特性ABSTRACTPiezoelectricenergyharvestercanconvertambientvibrationenergyintoelectricalenergy.Piezoelectricenergyharvesterhasadvantagesofhighefficiencyenergyharvesting,easyprocessing,easytobeminiaturized,soitbecomesoneofthehotresearchathomeandabroad.Piez

5、oelectricenergyharvesterhasd31,d33andd15workmode.Athomeandabroad,attentionismainlyconcentratedinthestudyofd31andd33modepiezoelectrictransducer,andd15modepiezoelectricenergyharvesterisless.Inmostcases,Piezoelectriccoefficientisusuallythed15>d33>d31,piezoelectricmaterialswithlargerd15coefficient,ca

6、nbedesignedandfabricatedshearmodepiezoelectricenergyharvester.Thispaperselectsd15modepiezoelectricgeneratorastheresearchobject,andcarryoutthefollowingwork:UsingtheANSYStocreatemodeofpiezoelectriccantileverinfiniteelementmodel,andthenusethesoftwaretoanalysisthekeyfactorsaffectingoftheharvestingper

7、formance.Thenworkouttheeffectsofdifferentstructureofpiezoelectricproperties.Theexperimentalresultsshowthatthepiezoelectriccantileveroftheseriesstructureisbetterthantheparallelstructure.Inseriesstructure,Increasestheend