赵 翔 李思谊 李映辉

* (西南石油大学土木工程于与测绘学院工程安全评估与防护研究院，成都 610500)

† (西南交通大学力学与工程学院，成都 610500)

引言

近年来，压电材料因其具有能实现电能和机械能互相转换的特性，在工程结构中日益受到重视[1-2]，被广泛应用于结构的形状控制、振动和噪声控制、损伤检测等领域[3-4].从机械振动中提取能量的特性极大满足了传感器自给供电的经济需求与生态需求，因此压电材料广泛应用于俘能器中[5-6].到目前为止，最常用的压电俘能器采用悬臂梁式，通常是由一个结构层和压电材料(如压电陶瓷PZT、压电复合材料PVDF)层组成[7].学者们对直梁压电振动能量俘获系统进行了大量且详细的研究.Erturk和Inman[8-9]在Euler-Bernoulli 梁假设下，研究了在基座横向运动时悬臂式压电俘能器横向振动的精确解析解.另外考虑到常用的单自由度谐波激励对预测悬臂梁的运动可能会产生不准确的结果，推导了修正因子以改进单自由度横向和纵向振动激励模型.Zhao 等[10]应用格林函数法对悬臂式Timoshenko直梁压电俘能器进行了动力学分析，得到了强迫振动的解析解，探究了各类因素对电压响应的影响.Zhou 和Lei[11]研究了非对称三稳态压电俘能器的非线性动力学特性，以提高不同激励下的能量收集性能.Huang 等[12]对电阻-电感谐振电路非线性能量采集器的稳态响应机制进行了理论研究.Fang 等[13]根据哈密顿原理提出了利用离心软化效果分析旋转冲击能量俘获的理论模型……