基于复合球形颗粒链的冲击能量收集新方法

摘要

提出并系统研究了一种基于复合球形颗粒链的新型压电俘能器,从俘能机理、系统搭建和性能优化等方面进行了探究,并建立了完善的孤立波压电俘能理论模型。采用四阶龙格库塔法求解各颗粒的运动微分方程,将计算得到的位移运用赫兹接触定律转化为各颗粒间的动接触力,并引入压电方程计算压电元件的开路电压。再在Simulink仿真软件中建立俘能电路模型,将开路电压转化为储能电容的电压值。在理论分析基础上,搭建了两种球形颗粒链式压电俘能器,并进行了典型信号的采集实验。结果表明,复合式颗粒链具有独特的“能量陷阱”现象,与理论计算结果一致。通过分析总结颗粒链结构、激振力幅值及压电元件厚度与数量等参数对俘能效率的影响规律,为基于复合球型颗粒链的新型压电俘能器优化设计奠定了基础。