1. 本选题研究的目的及意义
随着物联网、无线传感器网络等技术的快速发展,对低功耗、免维护供电设备的需求日益增长。
传统的电池供电方式存在着寿命有限、更换不便、环境污染等问题,已成为制约其发展的瓶颈之一。
因此,寻求一种可持续、环保的新型能量获取方式迫在眉睫。
2. 本选题国内外研究状况综述
压电振动能量回收技术近年来成为研究热点,国内外学者在悬臂梁式压电振子的研究方面取得了丰硕的成果。
1. 国内研究现状
国内学者在悬臂梁式压电振子能量回收方面开展了大量研究工作,并在材料选择、结构优化、电路设计等方面取得了一定的进展。
3. 本选题研究的主要内容及写作提纲
本选题主要研究内容包括以下几个方面:
1.研究压电材料的压电效应、机电耦合特性等基本理论,以及悬臂梁的振动理论,为悬臂梁式压电振子的建模和分析奠定理论基础。
2.建立悬臂梁式压电振子的机电耦合模型,推导出其振动方程和输出电压方程,并分析其振动模态和频率响应特性。
3.利用有限元分析软件对悬臂梁式压电振子进行仿真分析,研究不同结构参数、材料特性、激励条件对能量回收性能的影响规律,并进行参数优化设计。
4. 研究的方法与步骤
本研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的研究方法,具体步骤如下:
1.理论分析阶段:-深入研究压电效应、机电耦合理论、悬臂梁振动理论等相关理论知识,为后续研究奠定基础。
-建立悬臂梁式压电振子的数学模型,推导出其振动方程和输出电压方程,并分析其振动模态和频率响应特性。
-分析影响悬臂梁式压电振子能量回收效率的关键因素,如悬臂梁的几何尺寸、压电材料的特性、激励频率等,为后续的仿真分析和实验研究提供理论指导。
5. 研究的创新点
本研究的创新点主要体现在以下几个方面:
1.基于现有研究,提出一种新型悬臂梁式压电振子结构,通过结构优化提高能量回收效率和工作带宽。
2.采用多物理场耦合仿真分析方法,更全面地考虑压电效应、机械振动、电路等因素对能量回收性能的影响,提高仿真结果的准确性和可靠性。
3.结合实验结果,提出一种基于电路参数匹配的能量回收效率优化方法,进一步提升悬臂梁式压电振子的能量回收性能。
6. 计划与进度安排
第一阶段 (2024.12~2024.1)确认选题,了解毕业论文的相关步骤。
第二阶段(2024.1~2024.2)查询阅读相关文献,列出提纲
第三阶段(2024.2~2024.3)查询资料,学习相关论文
7. 参考文献(20个中文5个英文)
[1] 陈立群,李德才,李卓球. 压电俘能技术研究现状与展望[J]. 压电与声光,2019,41(06): 873-883.
[2] 张浩,王丽,宋健. 压电振动能量收集研究进展[J]. 振动与冲击,2021,40(01): 1-16 52.
[3] 王军,王成山. 压电振动能量回收技术研究进展[J]. 振动工程学报,2017,30(04): 605-621.
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