基于应变梯度理论的微压电振动能量采集器建模与仿真

崔兴可^1,2，霍睿^1,2，李淑颖^1,2，刘翠平^1,2

1. 山东大学机械工程学院2. 山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室

摘 要：当采集器的尺寸小到微纳米级时,构件表现出明显的尺度效应,传统的宏观理论建模将不再适用。而应变梯度理论能够引入与材料内部结构的有关的内秉特征常数,有效解决了微结构的尺度效应问题。首先采用Hamilton变分原理推导出基于偶应力理论的的微梁的动力学方程,并对振动偏微分方程进行求解。结合压电方程以及梁在小变形条件小的挠曲度微分方程得到微能量采集器的电压输出表达式,然后利用软件MATLAB参数仿真,仿真结果与实验值对比,拟合效果较好。

关键词：尺度效应;应变梯度理论;Hamilton 原理;参数仿真;