汪 恒,唐荣江,郑伟光,文雁声

(桂林电子科技大学 机电工程学院，广西 桂林 541004)

0 引言

随着智能材料的不断发展和应用，利用压电材料将自然界的机械能转换为电能已日渐成熟，压电俘能器可以将环境中振动产生的机械能转换成电能,且具有节能环保、易于微型化等优点,近年来引起了广泛的关注。目前，压电式振动能量收集装置主要有悬臂梁式、圆盘式、板结构及堆叠结构等，以上各种形式的压电式振动能量收集系统可以实现低频特定环境下的俘能效果。但是现实环境中的高频振动，如电机脉冲宽度调制(PWM)高频谐波激励，其能量在结构中处于分散状态，这将增加能量收集的难度。如何有效提高能量收集效率已成为研究的热门方向。

声学黑洞(ABH)效应通过结构阻抗的变化，使结构中波的相速度和群速度发生变化，在结构局部区域实现波的聚集。Krylov[1]首次将ABH结构应用于板梁结构，通过利用改变结构中厚度的变化来操纵弯曲波,以捕获弯曲波的能量。

Ji等[2]研究了嵌入式ABH结构，实验结果表明，ABH结构比传统的均匀结构更能有效地获取振动能量。Zhao等[3]采用有限元法对压电俘能结构进行了频域稳态分析及时域瞬态分析，结果表明,与均质板结构相比，具有ABH结构的压电换能器在宽频范围内有更高能量的转化效率。同时，对设计有5个等间距分布ABH的梁结构进行了能量回收实验探究，展现了ABH结构在振动能量回收领域的潜力。Beck等[4]将压电分流阻尼技术引入ABH结构，实现了全频段振动控制 。……