目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 非线性振动能量采集理论与技术进展 2
1.2.1 双稳态及多稳态非线性振动能量采集 2
1.2.2 基于内共振的非线性振动能量采集 5
1.3 旋转运动压电能量采集理论与技术进展 6
1.3.1 旋转运动能量源 6
1.3.2 旋转运动能量采集方法 7
1.3.3 基于旋转运动能量采集的应用 12
1.4 机械能量采集的研究趋势 13
参考文献 14
第2章 压电能量采集基础理论 22
2.1 引言 22
2.2 机电能量转换原理 22
2.2.1 电磁能量转换机制 23
2.2.2 静电能量转换机制 24
2.2.3 磁致伸缩能量转换机制 24
2.2.4 压电能量转换机制 26
2.2.5 摩擦能量转换机制 26
2.3 压电材料性能 28
2.3.1 压电材料性能参数 28
2.3.2 压电材料力学特性 32
2.3.3 压电方程及压电材料工作模式 34
2.4 能量采集典型压电结构 36
2.4.1 压电梁结构 36
2.4.2 压电膜结构 40
2.4.3 压电叠堆结构 41
2.4.4 弯张型压电单元结构 43
2.5 本章小结 47
参考文献 47
第3章 机械调制原理与方法 50
3.1 引言 50
3.2 机械调制原理 50
3.3 运动形式转换 51
3.3.1 流动力转换为机械运动 52
3.3.2 机械运动转换为可控作用力 53
3.3.3 往复运动转换为旋转/滚动 55
3.3.4 旋转转换为振动 57
3.3.5 基于运动转换的多方向振动能量采集 57
3.4 频率提升方法 58
3.4.1 阵列式设计 58
3.4.2 谐振式设计 59
3.5 激励放大机理与方法 59
3.5.1 弯张放大机理 59
3.5.2 传动机构放大机理 62
3.5.3 动力学放大机理 63
3.6 本章小结 64
参考文献 64
第4章 磁力耦合非线性振动能量采集 71
4.1 引言 71
4.2 磁力耦合机制与磁力耦合非线性振动能量采集 71
4.2.1 磁力耦合非线性振动能量采集器建模 74
4.2.2 基座激励下动力学响应 76
4.2.3 脉冲激励下磁力耦合振动能量采集 82
4.3 磁力耦合模式 86
4.3.1 磁力耦合模式和机电耦合动力学模型 86
4.3.2 参数分析 94
4.3.3 实验设置 101
4.3.4 结果与讨论 102
4.4 非线性调控机理 121
4.4.1 非线性磁力干预被动控制 121
4.4.2 实验验证 125
4.5 磁力耦合多方向振动能量采集 130
4.5.1 设计与工作原理 131
4.5.2 动力学模型 132
4.5.3 实验装置 135
4.5.4 结果与讨论 136
4.6 本章小结 148
参考文献 148
第5章 往复运动压电能量采集 150
5.1 引言 150
5.2 滚压式往复运动压电能量采集 150
5.2.1 滚压机理与力学分析 152
5.2.2 设计参数分析 159
5.2.3 实验结果及分析 167
5.3 阵列式磁力耦合往复运动压电能量采集 169
5.3.1 工作原理与理论分析 169
5.3.2 实验结果及分析 174
5.4 本章小结 176
参考文献 176
第6章 旋转运动压电能量采集 178
6.1 引言 178
6.2 磁力耦合旋转运动能量采集 178
6.2.1 磁力耦合旋转运动能量采集器设计 178
6.2.2 机电耦合动力学模型 179
6.2.3 参数分析 184
6.2.4 实验设置 187
6.2.5 结果与讨论 188
6.3 非线性旋转运动能量采集 194
6.3.1 非线性旋转运动能量采集器设计 194
6.3.2 建模与分析 195
6.3.3 实验与结果 201
6.4 本章小结 203
参考文献 204
第7章 流体环境下磁力耦合压电能量采集 206
7.1 引言 206
7.2 旋转式磁力耦合弯张压电-电磁复合型风能采集 206
7.2.1 设计与工作原理 207
7.2.2 动力学模型 208
7.2.3 实验设置 213
7.2.4 结果与讨论 214
7.3 水下磁力耦合压电双稳态振动能量采集 221
7.3.1 设计与工作原理 221
7.3.2 实验设置 224
7.3.3 结果与讨论 225
7.4 本章小结 227
参考文献 228
第8章 压电驰振能量采集 230
8.1 引言 230
8.2 单低压Y形钝体驰振式风能采集 234
8.2.1 Y形钝体结构设计与流场特征分析 234
8.2.2 Y形钝体风能采集系统性能实验 238
8.3 双低压音叉形钝体驰振式风能采集 243
8.3.1 风能采集系统设计及其动力学模型 243
8.3.2 流场仿真与特征分析 246
8.3.3 性能实验 254
8.4 基于双尾流干涉效应的风能采集强化技术 260
8.4.1 双平板流场仿真与尾流干涉强化机理分析 260
8.4.2 双尾流强化风能采集系统性能实验 265
8.5 基于多干涉体局域压力调制的风能采集强化技术 275
8.5.1 多干涉体结构设计与流场局域压力调制机理分析 275
8.5.2 局域压力调制强化的风能采集系统性能实验 279
8.6 本章小结 283
参考文献 284
第9章 压电能量采集技术应用及发展 286
9.1 引言 286
9.2 人体压电能量采集技术 286
9.2.1 穿戴式压电能量采集技术 286
9.2.2 植入式压电能量采集技术 289
9.3 基础设施领域的压电能量采集技术 291
9.3.1 高压输电线压电能量采集技术 291
9.3.2 道路压电能量采集技术 293
9.3.3 火车轨道振动压电能量采集技术 294
9.3.4 桥梁振动压电能量采集技术 296
9.3.5 家居、楼宇中的压电能量采集技术 297
9.3.6 环境噪声压电能量采集技术 298
9.4 汽车领域的压电能量采集技术 300
9.5 航空领域的压电能量采集技术 301
9.6 自然环境中的流体压电能量采集技术 302
9.7 国防军事领域的压电能量采集技术 304
9.8 本章小结 306
参考文献 307
本书以作者近年来的科研工作为基础著作而成，系统论述了压电能量采集动力学设计理论、各种典型压电能量采集结构设计以及相关应用，充分反映了压电能量采集设计理论与技术的近期新研究进展。全书共9章。第1章概述机械能量采集技术。第2章详细阐述压电能量采集基础理论。第3章介绍机械调制原理与方法。第4章对磁力耦合非线性振动能量采集方法进行讨论与分析，包括磁力耦合机制与非线性调控机理等。第5章介绍往复运动下压电能量采集技术。第6章介绍旋转运动压电能量采集。第7章介绍对流体环境下磁耦合压电能量采集。第8章介绍了压电驰振能量采集技术。第9章讨论压电能量采集技术应用和发展。
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