局域共振型周期性压电排桩的减振与俘能分析

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随着当今社会的不断发展,资源的日益稀缺,环境俘能成为了当前的研究热点。其中应用压电材料俘获周围环境中的机械振动能是一种比较高效的俘能方式。但是环境振动能量密度低,因此需要对其进行汇聚后再进行能量俘获。已有研究发现,具有局域共振衰减域机理的周期性结构能够使环境振动的能量聚集在自身结构的某一部分。因此本文提出了针对地面列车致环境振动引起的面波,将压电俘能结构置于周期排桩中的想法,设计了新型周期性压电排桩。
  全文主要内容共分为五章:
  第一章给出课题研究背景和意义,对国内外相关研究进行了总结归纳,分析了目前研究存在的问题,并指出本文的研究内容。
  第二章为后续章节研究提供基本理论,包括简单叙述了周期结构理论,Rayleigh波的基本理论以及压电弹性理论等。
  第三章设计了局域共振型的周期性压电排桩,通过周期边界条件,利用COMSOL有限元软件给出无限大周期性压电排桩的简化分析模型,利用“声线”法识别出了该无限大周期性压电排桩的面波衰减域,并对影响其面波衰减域的参数进行了讨论。
  第四章建立了有限尺寸周期性压电排桩的数值分析模型,分析了该结构的俘能特性与减振特性,并对其进行了参数分析和讨论。
  第五章是本文研究内容和结论的总结,以及对还没有深入研究的内容进行了展望与思考。
  研究表明:本文设计的周期性压电排桩能够有效地对衰减域内的环境振动进行减振,并同时利用周期结构局域能量汇聚特性俘获环境振动的能量,实现了俘能和减振的双重功能。
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