有限元模拟剪切模式压电悬臂梁的俘能特性..docxVIP

本科毕业设计(论文)FINALPROJECT/THESISOFUNDERGRADUATE(2015届)有限元模拟剪切模式压电悬臂梁的俘能特性Modelling on energy harvestingperformance of d15 mode piezoelectric cantilever by finite element simulation学　　院材料科学与工程学院专　　业材料科学与工程学生姓名肖程光学　　号1126010229指导教师祝元坤老师完成日期2015年06月承诺书本人郑重承诺：所呈交的毕业论文“有限元模拟剪切模式压电悬臂梁的俘能特性”是在导师的指导下，严格按照学校和学院的有关规定由本人独立完成。文中所引用的观点和参考资料均已标注并加以注释。论文研究过程中不存在抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。如若出现任何侵犯他人知识产权等问题，本人愿意承担相关法律责任。承诺人(签名)：______________________日期：年月日摘要压电俘能器可将环境振动能量转化为电能。压电俘能器具有俘能效率高、容易制作、微小化等诸多优点，是国内外研究的热点之一。压电俘能器具有d31、d33、d15三种工作模式。目前国内外主要集中在对d31和d33模式压电俘能器的研究，而d15模式压电俘能器较少。材料压电系数通常满足d15d33 d31的关系，利用具有较大d15系数的压电材料，可以设计和制作性能优异的剪切模式压电俘能器。本文选取d15模式下压电俘能器作为研究对象，开展以下工作：利用ANSYS软件建立了剪切模式压电悬臂梁的有限元模型，然后利用软件分析了影响其俘能性能的关键因素。然后研究了不同结构下俘能性能的影响。实验结果表明，串联结构的压电悬臂梁是要优于并联结构。在串联结构下，增加悬臂梁末端质量块质量可以提升输出电压；增加长度对输出电压影响不大；增加宽度可以提升输出电压；增加金属层厚度可以提升输出电压；增加压电层厚度可以提升输出电压；加大外部负载可以提升输出电压；加大外部激励可以提升输出电压。基于以上工作，希望本论文的工作能为获得高性能压电俘能器提供有益的探索研究，并为压电俘能器未来的设计和应用提供有益的指导帮助。关键字：d15模式 ANSYS软件压电悬臂梁俘能特性ABSTRACTPiezoelectric energy harvester can convert ambient vibration energy into electrical energy. Piezoelectric energy harvester has advantages of high efficiency energy harvesting, easy processing, easy to be miniaturized, so it becomes one of the hot research at home and abroad. Piezoelectric energy harvester has d31, d33 and d15 work mode. At home and abroad , attention is mainly concentrated in the study of d31 and d33 mode piezoelectric transducer, and d15 mode piezoelectric energy harvester is less. In most cases, Piezoelectric coefficient is usually the d15d33d31, piezoelectric materials with larger d15 coefficient, can be designed and fabricated shear mode piezoelectric energy harvester. This paper selects d15 mode piezoelectric generator as the research object, and carry out the following work: Using the ANSYS to create mode of piezoelectric cantilever in finite element model, and then use the software to analysis the key factors affecting of the harvesting performance. Then work out the effects of different structure of