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振动与冲击
第41卷第4期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCKVol.41No42022
Z型梁结构压电式能量采集性能分析
施海天1,魏莎W,丁虎▽,陈立群▽
（1.上海大学力学与工程科学学院，上海200444；
2.上海市应用数学和力学研究所，上海200072）
扌商要：振动能量采集能够将外部环境中的振动能转化为电能，具有绿色可持续、节能环保、设计灵活等优势，在
工业、生物、医学、军事等领域具有广阔的应用前景。为使振动型能量采集器适应更为复杂多变的工作环境，提高其采集
功率和工作频带，提出一种多梁结构一Z型梁结构压电式能量采集器。理论分析了该采集器的固有振动特性，并通过有
限元分析了结构尺寸、激励大小与方向、外部负载等参数对能量采集器性能的影响规律。结果表明,通过合理的动力学设
计,Z型梁结构压电式能量采集器可以实现多模态共振频率下的有效能量采集。
关键词：压电式能量采集;多模态;宽频带;有限元分析;Z型结构
中图分类号：TH212；TH213.3文献标志码：ADOI：10.13465/j.oki.jvs.2022.04.013
PerformancanalysisofpiezoelectricenergyharvestingofaZ-sUapedbeam
SHIHaitian1,WEIha1,2,DINGHu1,2,CHENLiqun1,2
(1.SchoolofMechanicsandEnginringSciencc,ShanghaiUniversity,Shanghai200444,China；
2.ShanghaiInstitutofAppliedMathematicsandMechanics,Shanghai200072,China)
Abstraci:Avibrationenygyharvesteetransformsthevibrationenygyfromtheexternalenvronmentinteelectrical
eneray,whichhastheadvantagesofgreenandsustainable,eneraysavingandenvironmentalprotection,flexibledesign.
IthasabroadapplicationprospectVthefieldsofindustro,bioloay,medicine,andmilitaro.Inordeetomakeavibration
enerayharvesteeadapttomorecomplexandchangeableworkingenvironment,andViprovvitsharvestingpowoeand
workingfvquencyband,akindofmultibeamstructure,namelyZ-shapedbeamstructurepiezoelectOcenerayharvestee,
wasproposedVthisstudy.Natural11x01001oftOedesignedenerayharvesteewereinvestivatedtheoretically.
Moreovee,effectsofstructuresize,excitationdirection,externalloadandotherparametersontheperforma
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