多場耦合條件下壓電俘能器設(shè)計理論及應(yīng)用

定　價：￥68.00

作　者：	張旭輝著
出版社：	華中科技大學(xué)出版社
叢編項：
標　簽：	暫缺

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ISBN：	9787568061551	出版時間：	2020-07-01	包裝：	平裝
開本：	16	頁數(shù)：	180	字數(shù)：

內(nèi)容簡介

　　全書共分為8章，第1章簡要概述目前能量俘獲技術(shù)的研究現(xiàn)狀；第2、3章為壓電能量俘獲技術(shù)基本理論知識儲備和線性系統(tǒng)模型構(gòu)建，作為入門章節(jié)旨在為讀者提供研究的基本理論方法；第4章至第6章以懸臂式多場耦合非線性壓電俘能器為對象，詳細介紹懸臂式能量俘獲技術(shù)的理論與方法；第7章補充介紹了懸臂式和擊打式兩種不同結(jié)構(gòu)的多方向壓電俘能器的建模分析與實驗研究實例；第8章簡要介紹不同工程應(yīng)用領(lǐng)域中壓電能量俘獲技術(shù)的研究現(xiàn)狀。

作者簡介

　　張旭輝，博士，教授，博士生導(dǎo)師。2009年獲西安交通大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位。現(xiàn)任西安科技大學(xué)機械工程學(xué)院院長，陜西省中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，陜西煤礦機電設(shè)備智能檢測與控制重點科技創(chuàng)新團隊帶頭人，陜西省礦山機電裝備智能監(jiān)測重點實驗室常務(wù)副主任。兼任中國工程機械學(xué)會煤礦機械分會副秘書長，陜西機器人技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟常務(wù)理事，陜西省振動工程學(xué)會常務(wù)理事，中國力學(xué)學(xué)會會員，擔(dān)任IEEE ACCESS、振動工程學(xué)報、振動與沖擊、煤炭科學(xué)技術(shù)、工況自動化等國內(nèi)外期刊審稿人。主要從事礦山設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷、工業(yè)設(shè)備虛擬仿真與遠程控制、機電耦合建模與非線性動力學(xué)、新型能量收集技術(shù)及應(yīng)用、機電產(chǎn)品綠色設(shè)計技術(shù)與評價等方面研究。承擔(dān)省部級以上項目近20項，企業(yè)科技合作項目30多項。先后獲省部級科技獎勵9項，陜西省教學(xué)成果獎2項；參編規(guī)劃教材5部，獲陜西省優(yōu)秀教材二等獎3項；授權(quán)國家專利80余項，其中發(fā)明專利近40項，獲得軟件著作權(quán)14項，發(fā)表學(xué)術(shù)論文130余篇。

圖書目錄

第1章概述1
1.1 新型能量俘獲技術(shù)需求與利用1
1.2 振動能量俘獲技術(shù)概述2
1.3 壓電式振動能量俘獲技術(shù)研究進展6
1.3.1 從單方向到多方向6
1.3.2 從線性到非線性11
1.3.3 從簡諧激勵到隨機激勵15
1.4 本書結(jié)構(gòu)及主要內(nèi)容16

第2章壓電式能量俘獲技術(shù)基礎(chǔ)知識18
2.1 壓電材料基礎(chǔ)知識18
2.1.1 正/逆壓電效應(yīng)18
2.1.2 壓電方程19
2.1.3 壓電材料21
2.2 梁的建模與模態(tài)分析22
2.2.1 Euler Bernoulli梁理論22
2.2.2 梁的彎曲振動23
2.2.3 梁的模態(tài)分析25
2.3 Lagrange機電耦合方程29
2.3.1 虛功原理29
2.3.2 Hamilton原理30
2.3.3 Lagrange方程31
2.4 本章小結(jié)32

第3章懸臂式線性壓電俘能器機電模型構(gòu)建34
3.1 引言34
3.2 線性壓電俘能器集中式參數(shù)建模34
3.3 線性壓電俘能器分布式參數(shù)建模36
3.3.1 力學(xué)平衡法36
3.3.2 能量守恒法39
3.4 本章小結(jié)42

第4章懸臂式多場耦合非線性壓電俘能器模型構(gòu)建44
4.1 引言44
4.2 多物理場模型建立44
4.2.1 磁場模型45
4.2.2 力學(xué)模型49
4.2.3 電學(xué)模型53
4.3 壓電能量收集系統(tǒng)分布式參數(shù)機電耦合模型55
4.4 本章小結(jié)57

第5章懸臂式多場耦合非線性壓電俘能器模型解析58
5.1 引言58
5.2 簡諧激勵下系統(tǒng)模型解析方法58
5.2.1 四五階龍格庫塔法58
5.2.2 諧波平衡法61
5.2.3 增量式諧波平衡法61
5.3 隨機激勵下系統(tǒng)模型解析方法68
5.3.1 環(huán)境振動過程中隨機激勵形式68
5.3.2 蒙特卡羅模擬法71
5.3.3 FPK方程法72
5.4 有限元仿真分析法76
5.4.1 壓電俘能器有限元分析建模77
5.4.2 壓電俘能器有限元分析79
5.5 本章小結(jié)83

第6章懸臂式多場耦合非線性壓電俘能器實驗驗證85
6.1 引言85
6.2 實驗平臺搭建及實驗材料制備85
6.2.1 實驗平臺的搭建85
6.2.2 實驗材料的制備方法86
6.3 不同激勵下的俘能器實驗驗證90
6.3.1 簡諧激勵下俘能器實驗驗證90
6.3.2 隨機激勵下俘能器實驗驗證92
6.4 本章小結(jié)94

第7章多方向壓電俘能器建模分析與實驗研究95
7.1 引言95
7.2 懸臂式多方向壓電俘能器95
7.2.1 懸臂式多方向壓電俘能器的結(jié)構(gòu)設(shè)計96
7.2.2 懸臂式多方向壓電俘能器的建模分析96
7.2.3 懸臂式多方向壓電俘能器的實驗研究116
7.3 擊打式多方向壓電俘能器127
7.3.1 擊打式多方向壓電俘能器的結(jié)構(gòu)設(shè)計128
7.3.2 擊打式多方向壓電俘能器的建模分析129
7.3.3 振動能量收集裝置的實驗驗證139
7.4 本章小結(jié)146

第8章壓電俘能器的應(yīng)用148
8.1 環(huán)境監(jiān)測148
8.1.1 在風(fēng)速及溫度監(jiān)測方面的應(yīng)用148
8.1.2 在水質(zhì)監(jiān)測方面的應(yīng)用149
8.2 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測151
8.2.1 礦井機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測151
8.2.2 汽車胎壓監(jiān)測153
8.2.3 橋梁及建筑健康監(jiān)測154
8.3 可穿戴式人體能量收集技術(shù)155
8.3.1 人體行走的鞋式能量收集技術(shù)156
8.3.2 人體行走的背包式能量收集技術(shù)160
8.3.3 人體關(guān)節(jié)部位的能量收集技術(shù)162
8.4 人體醫(yī)療設(shè)備供電163
8.4.1 心臟起搏器的供電163
8.4.2 健康檢測設(shè)備供電165
8.5 本章小結(jié)167

參考文獻168