压电振动能量收集
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作者[瑞典] Sajid Rafique
出版社国防工业出版社
ISBN9787118125870
出版时间2023-01
装帧平装
开本其他
定价99元
货号1202809195
上书时间2024-06-05
商品详情
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商品简介
本书针对众多能量收集方法中 为关键的一种即振动能量收集，面向迅猛发展的自主式无线应用对能源自供给的实际需求，详细阐述了利用压电换能技术实现振动能量收集的技术现状和 进展。本书建立在以往的压电能量收集技术基础上，内容重点是压电振动能量收集梁（PVEH梁）理论和实验问题，对PVEH梁和组合梁的振动能量收集行为做了透彻理论与实验分析，尤为重要的是，本书还着重阐述了PVEH梁的双重功能问题，不仅可以从主结构中提取振动能量并将其转换为所需的电能，而且能够实现对主结构振动的抑制，并给出了应用实例分析。
作者简介
郑金兴，男，1972.09月出生，副教授，工学硕士，1995年毕业于哈尔滨工程大学机械工程专业，2004年取得工学硕士学位。多年来一直承担本科生和研究生的机械装备设计、机械振动、专业英语等课程的教学工作，主要从事振动能量收集和减振降噪方面的科学研究，多次参加国际学术会议，并曾赴英属哥伦比亚大学访学，历年来参与完成了2部译著的翻译工作，内容均隶属于振动噪声领域。
目录
1 引言………………………………………………………………………………………………1 1.1 PVEH背景介绍…………………………………………………………………...…………1 1.2 本书的研究目标和研究对象………………………………………….……………………3 1.3 本书的主要贡献……………………………………………………………….……………5 1.4 全书的总体构架……………………………………………………………….……………6 参考文献…………………………………………………………………………………………7 2 振动能量收集回顾………………………………………………………………………………9 2.1 能量收集的背景介绍…………………………………………………………………….…9 2.2 从振动中进行能量收集………………………………………………………………...…11 2.3 压电振动能量收集（PVEH）……………………………………………………………12 2.3.1 建模技术的改进……………………………………………………..………………13 2.3.2 压电能量收集器几何构型的研究进展………………………..……………………15 2.3.3 PVEH在振动控制中的应用………………………………………….……………21 2.3.4 PVEH在纳米发电机中的应用………………………………………………………26 2.4 本章小结……………………………………………………………………………...……26 参考文献………………………………………………………………...………...……………27 3 分布式参数建模和实验验证………………………………………………….………………31 3.1 背景介绍…………………………………………………………………………..………31 3.2 双晶片的分布式参数建模…………………………………………………………..……32 3.2.1 考虑电耦合效应的力学模型………………………………………………….……33 3.2.2 带有反向机械阻尼的电路方程………………………………………………….…36 3.2.3 FRF的推导…………………………………………………………………..………38 3.2.4 单模式FRF的简化表达……………………………………………………………39 3.2.5 非简谐基础激励下的应用………………………………………………….………40 3.3 模型的实验验证…………………………………………………………………..………40 3.3.1 机械阻尼的估计………………………………………………………………….…42 3.3.2 实验和理论分析得到的FRF的对比………………………………………………46 3.4 本章小结……………………………………………………………………………..……57 参考文献……………………………………………………………………………….………57 4 基于动态刚度方法（DSM）的能量收集梁建模……………………………….……………59 4.1 背景介绍………………………………………………………………...…………………59 4.2 建模研究……………………………………………………………………...……………60 4.2.1 一般方程……………………………………………………………………………61 4.2.2 动态刚度方法（DSM）……………………………………………………………63 4.2.3 解析模态分析方法（AMAM）……………………………………………………66 4.3 悬臂双晶片的理论分析…………………………………………………………...………69 4.3.1 DSM与AMAM的对比验证……………………………….………………………70 4.3.2 电阻抗的影响………………………………………………………………………71 4.3.3 机械阻尼的影响……………………………………………………………………75 4.3.4 双功能性---能量收集梁吸振器………………………………...…………………76 4.3.5 阻尼相关假设的影响………………………………………………………………79 4.4 DSM的拓展……………………………………………………………………..…………80 4.4.1 梁段的一维组装…………………………………………………………………80 4.4.2 其他情形…………………………………………………………………………84 4.5 本章小结…………………………………………………………………………………84 参考文献………………………………………………………………………………………85 5 “机电”梁式调谐质量阻尼器的理论分析…………………………..…………………………87 5.1 背景介绍………………………………………………………………….………………87 5.1.1 本章内容的主要特色…………………………………………………..…………90 5.2 理论分析…………………………………………………………………….……………91 5.2.1 基准模型及其验证………………………………………………..………………92 5.2.2 基于AMAM对TMD的机电耦合导纳进行推导………………….……………99 5.2.3 基于DSM对TMD的机电耦合导纳进行推导…………………………………106 5.3 仿真分析---带有能量收集TVA的主结构的FRF………………………………………108 5.3.1 双电路---R-L-C并联下的耦合FRF…………………………………...…………110 5.3.2 双电路---C与串联R-L并联下的耦合FRF………………………………………114 5.3.3 单电路---耦合FRF………………………………………………………..………118 5.4 本章小结……………………………………………………………………….…………120 参考文献………………………………………………………………………………………121 6 能量收集梁调谐质量阻尼器的实验研究………………………………………………...…123 6.1 实验设置……………………………………………………………………………….…123 6.1.1 主结构模态参数的实验确定…………………………………………..…………124 6.1.2 双晶TMD的设计…………………………………………………………………125 6.1.3 R-L-C电路的设计与研究…………………………………………………………127 6.2 实验验证……………………………………………………………………………….…128 6.2.1 FRF---单电路构型，R-L-C并联………………………………………….………130 6.2.2 FRF---单电路构型，C与串联的R-L并联………………………………………133 6.2.3 FRF---双电路构型，并联R-L-C………………………………………….………135 6.2.4 FRF---双电路构型，C与串联的R-L并联………………………..………………137 6.2.5 最优实验结果小结………………………………………………..………………138 6.3 本章小结…………………………………………………………….……………………139 参考文献………………………………………………………………………………………140 7 双功能EHTVA应用实例---电子箱的振动抑制……………………………………………141 7.1 所提出的EHTVA理论的应用…………………………………………….……………141 7.2 分析方法……………………………………………………………………………….…141 7.3 结果与分析…………………………………………………………………………….…143 7.4 本章小结………………………………………………………………………….………144 参考文献………………………………………………………………………………………145 8 工作总结与未来的研究方向…………………………………………………………………147 8.1 工作总结……………………………………………………………………………….…147 8.2 未来的研究方向………………………………………………………………….………149 参考文献………………………………………………………………………………………150 附录A Matlab程序代码…………………………………………………………………………151 附录B………………………………………………………………………….…………………167 附录C………………………………………………………………………………….…………169 索引 ..……………………………………….……………………………………………………171
内容摘要
本书针对众多能量收集方法中最为关键的一种即振动能量收集，面向迅猛发展的自主式无线应用对能源自供给的实际需求，详细阐述了利用压电换能技术实现振动能量收集的技术现状和最新进展。本书建立在以往的压电能量收集技术基础上，内容重点是压电振动能量收集梁（PVEH梁）理论和实验问题，对PVEH梁和组合梁的振动能量收集行为做了透彻理论与实验分析，尤为重要的是，本书还着重阐述了PVEH梁的双重功能问题，不仅可以从主结构中提取振动能量并将其转换为所需的电能，而且能够实现对主结构振动的抑制，并给出了应用实例分析。
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