形状记忆合金驱动的发电机构研究

摘要

在当今社会,工业技术快速发展,人们的生活水平显著提高,对于能源的消耗也增长了许多,石油、煤炭、天然气等这些传统能源将在数十年乃至数百年会被使用枯竭。为了解决这个问题,一些新兴的绿色环保能源引起了人们的重视,其中之一就是压电发电技术。压电发电比较简单,而且对于环境没有任何的污染,必然要受到研究人员的重视和人们的普遍欢迎。
　　针对一般压电发电时间短、发电能力较弱等缺点,本文提出了一种采用形状记忆合金驱动的发电机构。压电陶瓷具有施加力时产生电荷,施加电场时产生力,控制比较精确,响应速度也比较快,但其驱动力小,无法产生较大的变形;形状记忆合金具有驱动力比较大,响应频率较低的特点。通过对形状记忆合金及压电陶瓷材料性能特性的分析,结合它们二者的特点构建复合压电悬臂梁结构,利用有限元仿真软件ANSYS进行理论仿真和实际实验方法对形状记忆合金驱动的发电机构的性能进行研究,找出温度环境下影响发电机构发电性能的因素,通过选取合适的材料及结构性能参数达到最佳的发电效果,最后通过设计能量采集电路对其能量进行收集。
　　采用形状记忆合金驱动压电悬臂梁进行发电,这在国内外属于首创。温度激励环境可以来自汽车的尾气、飞机及火箭发动机的喷管气流及其他射流等环境。此装置也可用于MEMS领域、生物医学领域实现能量的获取。

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1绪论

1.1选题背景

1.2国内外研究动态

1.3本课题的目的和研究意义

1.4本课题的研究内容

2 系统总体设计方案

2.1 发电机构的组成

2.2 发电机构的工作原理

2.3 本章小结

3 压电悬臂梁机构仿真

3.1 压电效应

3.2 压电材料的性能参数

3.3 压电悬臂梁有限元分析

3.4 本章小结

4 发电机构仿真

4.1形状记忆合金

4.2发电机构的数值模拟

4.3 单层形状记忆合金驱动的发电机构仿真

4.4 双层形状记忆合金驱动的发电机构仿真

4.5本章小结

5 机构发电试验

5.1温度条件下发电试验

5.2 固有频率条件下发电试验

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 尚需解决和进一步研究的设想

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢