壓電復(fù)合梁式俘能器的力電耦合行為研究.pdf

1、隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與便攜電子器件的發(fā)展，移動(dòng)電子設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間、不間斷供電成了亟待解決的問題。以壓電材料為基礎(chǔ)的能量收集技術(shù)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能量收集效率較高且易于微型化等特點(diǎn)，成為了微電子技術(shù)領(lǐng)域的熱門研究課題。本文對(duì)壓電復(fù)合梁式俘能器的力電耦合行為進(jìn)行了詳細(xì)的建模與分析。利用三維壓電彈性力學(xué)的基本理論，建立了壓電單晶片、雙晶片以及多層復(fù)合結(jié)構(gòu)等梁式俘能器的力學(xué)模型，研究了結(jié)構(gòu)邊界條件與材料層間界面特性對(duì)梁式俘能器力電耦合行為的影響，給出了在

2、不同振動(dòng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)俘能器頻率可調(diào)控的方法，探討了界面特性對(duì)壓電俘能器結(jié)構(gòu)靜態(tài)情形下的彈性場(chǎng)、電場(chǎng)以及動(dòng)態(tài)情形下的振動(dòng)頻率、俘能效率等的影響。研究發(fā)現(xiàn)，改變彈性支承的剛度可以有效地改變俘能器的固有頻率，使俘能器能夠在環(huán)境的主頻率下工作，從而實(shí)現(xiàn)在特定的振動(dòng)環(huán)境下高效的俘能效果。界面特性的研究表明，界面的缺陷程度對(duì)俘能器在靜態(tài)情形下的應(yīng)力和變形，以及動(dòng)態(tài)情形下的振動(dòng)特性和能量收集效率都有很大的影響。最后，將高階zigzag理論推廣到多層不同