摘要：提出了一种利用放大惯性力驱动的双固支梁压电振动能量俘能结构,可以实现宽频带范围内的阱间跳跃与振动能量高效转换。结构由惯性质量块与双固支弹性压电梁组成。在激励下,质量块的惯性力放大后通过连杆作用于两固支压电梁的中部,使得结构更容易实现阱间跳跃,产生大的电能输出。建立了系统动力学与压电耦合模型,并进行了理论分析。结果表明连杆参数对系统势能函数有很大影响,随机激励下系统可以实现双稳态之间的跳跃。加工了惯性固支梁双稳态俘能结构,且进行了实验研究。实验结果证明了惯性质量的增加可降低系统有效工作频率,俘能结构可在弱随机激励下实现频繁阱间跳跃,并在较宽的频带内保持阱间跳跃,因此在随机激励下能够产生大输出电压。

摘要：传统的线性颤振式风能俘能结构在变风速环境下转换效率不高.针对此问题,论文提出了一种动态多稳态颤振式压电俘能结构,可在较宽的风速范围内保持较高的电压输出.该结构在悬臂梁自由端有一矩形平板和一永磁体,并在梁自由端附近放置两个固定永磁体,磁铁间的磁吸力使结构具有两个静态稳定平衡位置和一个动态稳定平衡位置.为了验证所提出结构的优越性,加工了实验装置,开展了不同风速下风能转换效率的研究.发现当风速较小时,该结构具有双稳态特性;而当风速较大时,结构会出现新的稳定位置,变为三稳态系统.利用这种动态多稳态特性,可在很宽的风速范围内实现阱间跳跃并伴随高电压输出.实验结果表明,这种动态多稳态结构,当风速在2.0 m/s-7.5 m/s区间变化时,能够激发并保持阱间跳跃,甚至相干共振.因此,该结构可在宽风速阈环境下保障电能的高效输出.