基于磁致伸縮材料的振動能量采集研究.pdf

1、近些年，能源危機一直是人類所面對的一個難題，尋找清潔能源是科研人員研究的重點。另一方面，隨著無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點技術(shù)的蓬勃發(fā)展，解決其因電池技術(shù)發(fā)展滯后而帶來的自供能問題也越來越多的得到科研人員重視。研究基于磁致伸縮材料的振動能量采集研究對這兩個問題的解決具有重要意義。
　　本文首先回顧了磁致伸縮材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展歷程，比較了磁致伸縮材料相較于其他功能性材料的優(yōu)點，并且因為Galfenol相較于Terfenol-D而言，機械強度高，適于

2、多種機械結(jié)構(gòu)，決定以Galfenol材料為基礎(chǔ)進行振動能量采集裝置的研究。簡要分析了本構(gòu)關(guān)系模型的研究現(xiàn)狀，著重介紹了具有三維特性的Armstrong模型，然后基于此模型建立了Galfenol的一系列力磁耦合特性曲線，為本課題的研究打下了基礎(chǔ)。
　　然后，根據(jù)懸臂梁式結(jié)構(gòu)更加易于小型化的特點，本文確立了以懸臂梁結(jié)構(gòu)作為振動能量采集裝置設(shè)計的基礎(chǔ)，對這種結(jié)構(gòu)進行了受力的穩(wěn)態(tài)分析，并且研究了在自由端受力以及固定端受振動這兩種情況下懸臂

3、梁的運動方程，根據(jù)運動方程求得不同時刻懸臂梁上各個點的應(yīng)變分布以及應(yīng)力分布，為應(yīng)用力磁耦合特性模型打下了基礎(chǔ)。
　　最后，本文給出了振動能量采集裝置的結(jié)構(gòu)與尺寸，并且根據(jù)這一尺寸把懸臂梁在自由端正弦力激勵下與固定端加速度激勵下的不同時刻的各點應(yīng)力分布與Galfenol的力磁耦合特性結(jié)合到一起，進行了振動能量采集裝置的仿真與分析。結(jié)果表明在頻率5Hz，幅值0.1N正弦力作用下，其電壓輸出峰值可達0.8V，而在頻率222Hz，加速度3