国家自然科学基金(51175359)
- 作品数：12 被引量：31H指数：3
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- 沥青路面内矩钹形压电俘能器性能仿真分析被引量：8
- 2015年
- 提出一种新型矩钹形压电俘能器用于收集沥青路面振动能量。矩钹形俘能器包括2个矩钹形端帽和1个矩形陶瓷片,2个端帽黏贴在矩形陶瓷片上、下表面。当外压力作用在2个端帽的顶部,外压力通过端帽的变形转换成陶瓷片的张力,陶瓷片变形产生电压。建立了单个矩钹形俘能器的有限元模型并分析了埋设在路面下40mm的输出电压,结果表明,单个俘能器可产生约21.355V电压。研究了俘能器的结构参数对其输出电压的影响,为俘能器的设计提供参考。为大面积收集沥青路面振动能量,设计了垂直和水平两种矩钹形俘能器阵列。用有限元方法分析了两种俘能器阵列在路面下的力电特性,结果表明,两种阵列形式的俘能器都比串联单个俘能器所输出的电压高。
- 汪红兵孙春华李志荣
- 关键词：阵列仿真
- 具有车辆识别功能的压电能量收集系统设计被引量：1
- 2018年
- 随着人类能源需求的不断增大,太阳能和风能等环境能量作为新的能量来源成为近年来研究的热点。面对环境能量中占有很大比例的振动能量,本研究设计了一种基于压电陶瓷的路面振动能量收集系统。该系统将压电片以一定的方式组成压电片阵列,将压电片阵列埋于道路下面,结合收集电路,用以收集行驶车辆的振动能量。该系统在收集振动能量的同时,通过实时分析能量收集情况,还能够识别出通过能量收集区的车辆类型。
- 刘杰孙春华王锋
- 关键词：压电陶瓷车辆识别
- 路面振动压电俘能器的性能分析被引量：15
- 2013年
- 建立路面振动压电俘能的数学模型,提出压电俘能器的性能要求,分析结构参数及埋设深度对俘获电能及路面变形的影响。结果表明,压电俘能器埋设越深,俘获电能越多,路面变形越小;压电陶瓷片直径和厚度越大,俘获性能虽提高,路面的变形却增大。一个直径30mm、厚5mm的压电俘能器,埋设40mm路面下,在15Hz、0.7MPa标准轮载作用下,可俘获0.42mW的电能。
- 孙春华杜建红汪红兵尚广庆
- 关键词：压电效应
- 基于压电材料的车辆振动能量收集被引量：1
- 2015年
- 汽车、火车、地铁等交通工具在运输过程中所产生的振动,可利用压电材料收集并将之转化为电能,直接供电或储存起来.介绍国内外应用压电材料收集车辆振动能量的主要研究成果和进展,分析不同压电能量收集方式的基本结构、工作方式和性能.
- 刘杰尚广庆汪红兵
- 关键词：车辆振动压电材料
- 一种冲击式悬臂梁压电俘能器的设计与实验被引量：4
- 2017年
- 为提高悬臂梁压电俘能器的俘能效率,提出了一种冲击式悬臂梁压电俘能器。该俘能器包括多个悬臂梁压电振子,可在风力、人体动力能及环境振动能等多种外载荷作用下产生电能。俘能器的核心部件是悬臂梁压电振子,通过冲击实验发现悬臂梁压电振子在周期性冲击载荷作用下拓宽了共振频率,同时提高了输出功率。测试结果显示在频率约为21Hz的方波冲击信号下,外接电阻为50kΩ时,单个悬臂压电俘能器最大输出功率可达0.28mW;当频率分别为5Hz、8.5Hz时,还可分别输出0.07mW和0.17mW的功率,俘能器出现多个峰值电功率。研究表明所设计的冲击式压电俘能器可有效提高俘能效率。
- 汪红兵孙春华
- 关键词：悬臂梁振子
- 压电式路面振动俘能技术被引量：1
- 2013年
- 为开辟绿色能源新途径,提出压电式路面振动能量俘获技术.在对国内外研究现状进行分析的基础上,创新性地提出了路面压电俘能单元的主要性能要求,以指导压电俘能器的设计.依据压电理论,建立了压电俘能数学模型.借助ANSYS有限元软件,对压电俘能单元的埋设深度和阵列间距进行分析,优选出获得高俘能性和好耦合性的结构参数.仿真可知,采用阵列间距4 mm、直径30 mm形成的280 mm×280 mm的压电俘能单元,埋设于40 mm的路面下,每车道每千米可俘获1.785 MW的电能.由此可见,压电式路面振动俘能技术的应用前景非常乐观.
- 孙春华陶亦亦张义平
- 关键词：阵列式
- 阵列式Cymbal结构设计及俘能数学模型的建立
- 2013年
- 提出并研究了一种新型阵列式Cymbal俘能器.该俘能器由多个独立Cymbal圆周阵列而成,特别适用于大面积振动源的能量收集.基于压电方程,推导出该阵列式Cymbal俘能器的开路电压和俘获电能的数学模型.理论分析该阵列式Cymbal的压电发电装置所输出的开路电压与单个Cymbal的电压相等,而所输出的电功率是单个Cymbal的n倍.有限元计算证明了该模型的正确性.
- 杜建红汪红兵李志荣
- 关键词：数学建模
- 行车荷载作用下沥青路面动力学模型的构建方法
- 2013年
- 在分析行车荷载作用下路面解耦分析法缺点的基础上,提出耦合分析法.并借助有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立了车-路耦合动力学模型,分析了移动荷载作用下沥青路面的动态力学响应.计算结果为确定压电俘能系统的结构及埋设深度提供了依据.
- 张永康尚广庆
- 关键词：行车荷载沥青路面动力响应
- 一种压电叠堆非共振V形直线超声波电动机研究被引量：1
- 2015年
- 提出了一种压电叠堆非共振V形直线超声波电动机。电机工作在非共振状态下,在两路相位差90°的同频率正弦信号激励下,驱动头产生椭圆轨迹。电机定子采用了压电叠堆,实验表明电机在较宽的激励信号频率范围内平稳运行,电机速度与激励频率近似成线性关系。测试可知电机在电压峰峰值5 V、激励频率96.7 Hz时,最大运行速度达到25.78 mm/s,最大输出推力为2.14 N。
- 汪红兵李志荣孙春华
- 关键词：直线电机压电叠堆非共振
- 基于TRIZ的钢管十字卡扣创新设计
- 2020年
- 为了提高脚手架安装与拆卸的效率,利用TRIZ最终理想解对问题进行分析,形成问题的技术矛盾为“时间损失与可靠性”,利用矛盾矩阵找到解决问题的方向依据不对称原理,最终实现了卡扣的技术创新设计,使原来传统卡扣的双螺栓结构变成了单螺栓结构。因此,脚手架安装与拆卸的效率和安全系数都得到了提高,最后给出了基于TRIZ的产品创新设计流程。该产品创新实例表明,TRIZ能给产品创新设计提供可行的设计思路。
- 郭南初
- 关键词：TRIZ
