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基于Brinson形状记忆合金的分布式参数模型：一种谐振频率可调的悬臂式PZT能量收集器

DOI：10.1007/s10999-018-9429-2 期刊：International Journal of Mechanics and Materials in Design 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 本文提出了一种压电振动能量采集器的分析模型，该模型包含可调节谐振频率的Brinson形状记忆合金（SMA）板。由于能量采集器需通过调节至激励频率以实现最大功率输出，因此通过改变SMA温度来调节复合梁的固有频率。除SMA外，该模型还包含压电层和子结构层?；谂防?伯努利梁假设，推导出电压、电流及功率输出随温度变化的频率响应表达式。参数研究表明：在开路与短路条件下，前三阶振动模态的固有频率调节范围可达25%-26%。
作者： M. G. Vasundhara，M. Senthilkumar，G. K. Kalavathi
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

开发一种带有Brinson形状记忆合金板的压电振动能量收集器分析模型，通过改变温度调节谐振频率以匹配激励频率并最大化功率输出。

研究成果

该研究成功建立了一个含形状记忆合金（SMA）的压电（PZT）能量收集器的机电耦合模型，证明通过改变SMA温度可调节前三阶振动模态的自然频率约25%。这种调节使能量收集器能匹配激励频率以实现最大功率输出。该模型包含阻尼效应，并在不同负载电阻下表现出一致特性。未来工作可解决层间结合缺陷问题并拓展至三维分析。

研究不足

该分析假设层间完全粘结且忽略裂纹或分层等缺陷。其仅适用于一维弯曲应力，未考虑其他应力分量（可扩展至三维情况）。模型忽略外部阻尼，属理论模型且未经实验验证。

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