Введение
Глава 1: Континуальные постановки задач электроупругости 33
1.1. Конфигурация и моделирование пьезоэлектрического устройства накопления энергии 33
1.2. Континуальные и конечно-элементные модели пьезоэлектрических устройств 35
1.3. Модели рассматриваемых пьезоэлектрических генераторов 44
ГЛАВА 2: Пьезоэлектрические генераторы цилиндрического типа 49
2.1. Описание устройства и задачи исследования 49
2.2. Анализ применимости прикладных теорий расчета ПЭГ стековой конфигурации 50
2.3. Оптимизация конструкции в зависимости от частоты вынужденных колебаний 59
2.4. Модель ПЭГ в рамках плоской задачи 64
2.5. Анализ результатов расчетов ПЭГ из пористой пьезокерамики 70
2.6. Упрощенная модель учета инерционной массы 81
2.7. Экспериментальное и конечно-элементное исследование ПЭГ стековой конфигурации 84
2.8. Выводы 94
ГЛАВА 3: Пьезоэлектрические генераторы в форме круглой пластины 96
3.1. ПЭГ с пьезоэлементами в форме диска 97
3.2. ПЭГ с пьезоэлементами в форме колец 1
3.2.1. Конечно-элементное моделирование 110
3.2.2. Оптимизация конструкции на основе серии численных расчетов
3.2.2.1. Модель с кинематическим возбуждением колебаний 112
3.2.2.2. Сравнительный анализ двух моделей - первая и третья модель 115
3.2.2.3. Колебания на частоте значительно меньшей частоты первого резонанса 117
3.3. Эффективность работы ПЭГ на первой резонансной частоте в низкочастотной области f = 1 Гц 119
3.4. Модель ПЭГ взаимодействующего с акустической средой. 131
3.5. Сравнения результатов расчетов с данными экспериментальными 136
3.6. Температурная зависимость эффективности устройства накопление энергии на основе релаксора pmn-0,33pt
3.6.1. Модель устройства накопления энергии 140
3.6.2. Результаты конечноэлементного моделирования. 141
3.7. Выводы 144
ГЛАВА 4: Пьезоэлектрические генераторы на основе кантилевера 146
4.1. ПЭГ на основе кантилевера в форме биморфа 146
4.1.1. Конечно-элементное моделирование 147
4.1.2. Результаты численных расчетов
4.1.2.1. Модель ПЭГ при отсутствии инерционной массы 149
4.1.2.2. Модель с инерционной массой равна 5 г 152
4.1.2.3. Значения инерционной массы М изменяются в пределах 0 15 г и толщина подложки h равна 1,2 мм, длина подложки l равна 110 мм 155
4.1.2.4. Значения выходного потенциала на верхнем свободном электроде при колебаниях на нерезонансной частоте 10 Гц.
4.2. Результаты расчетов и эксперимент 160
4.3. Сравнение характеристик ПЭГ кантилеверного типа, работающих на сдвиговой и изгибной модах 1 4.3.1. Анализ выходного электрического потенциала. 165
4.3.2. Анализ выходной мощности 169
4.4. Выводы 170
Литература
