基于磁致伸縮材料的振動(dòng)能量采集研究.pdf

1、近些年，能源危機(jī)一直是人類所面對(duì)的一個(gè)難題，尋找清潔能源是科研人員研究的重點(diǎn)。另一方面，隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，解決其因電池技術(shù)發(fā)展滯后而帶來(lái)的自供能問(wèn)題也越來(lái)越多的得到科研人員重視。研究基于磁致伸縮材料的振動(dòng)能量采集研究對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題的解決具有重要意義。
　　本文首先回顧了磁致伸縮材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展歷程，比較了磁致伸縮材料相較于其他功能性材料的優(yōu)點(diǎn)，并且因?yàn)镚alfenol相較于Terfenol-D而言，機(jī)械強(qiáng)度高，適于

2、多種機(jī)械結(jié)構(gòu)，決定以Galfenol材料為基礎(chǔ)進(jìn)行振動(dòng)能量采集裝置的研究。簡(jiǎn)要分析了本構(gòu)關(guān)系模型的研究現(xiàn)狀，著重介紹了具有三維特性的Armstrong模型，然后基于此模型建立了Galfenol的一系列力磁耦合特性曲線，為本課題的研究打下了基礎(chǔ)。
　　然后，根據(jù)懸臂梁式結(jié)構(gòu)更加易于小型化的特點(diǎn)，本文確立了以懸臂梁結(jié)構(gòu)作為振動(dòng)能量采集裝置設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，對(duì)這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了受力的穩(wěn)態(tài)分析，并且研究了在自由端受力以及固定端受振動(dòng)這兩種情況下懸臂

3、梁的運(yùn)動(dòng)方程，根據(jù)運(yùn)動(dòng)方程求得不同時(shí)刻懸臂梁上各個(gè)點(diǎn)的應(yīng)變分布以及應(yīng)力分布，為應(yīng)用力磁耦合特性模型打下了基礎(chǔ)。
　　最后，本文給出了振動(dòng)能量采集裝置的結(jié)構(gòu)與尺寸，并且根據(jù)這一尺寸把懸臂梁在自由端正弦力激勵(lì)下與固定端加速度激勵(lì)下的不同時(shí)刻的各點(diǎn)應(yīng)力分布與Galfenol的力磁耦合特性結(jié)合到一起，進(jìn)行了振動(dòng)能量采集裝置的仿真與分析。結(jié)果表明在頻率5Hz，幅值0.1N正弦力作用下，其電壓輸出峰值可達(dá)0.8V，而在頻率222Hz，加速度3