具有双稳态和内共振特性的L形压电俘能器动力响应研究

谢旋; 冯劲松; 梅航宇; 汪旭; 叶永

doi:10.13393/j.cnki.issn.1672-948X.2026.03.013

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具有双稳态和内共振特性的L形压电俘能器动力响应研究

机电工程 | 更新时间：2026-05-27

- 具有双稳态和内共振特性的L形压电俘能器动力响应研究
- 具有双稳态和内共振特性的L形压电俘能器动力响应研究
- 三峡大学学报（自然科学版） 2026年48卷第3期页码：104-112
- 作者机构：
  
  1. 三峡大学水电工程施工与管理湖北省重点实验室
  2. 三峡大学水利与环境学院
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(11802162);国家重点研发计划课题(2021YFC3001903)
- DOI：10.13393/j.cnki.issn.1672-948X.2026.03.013
  中图分类号： TM619
- 纸质出版：2026
- 稿件说明：
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谢旋, 冯劲松, 梅航宇, 等. 具有双稳态和内共振特性的L形压电俘能器动力响应研究[J]. 三峡大学学报（自然科学版）, 2026,48(3):104-112.

谢旋, 冯劲松, 梅航宇, et al. 具有双稳态和内共振特性的L形压电俘能器动力响应研究[J]. 2026, 48(3): 104-112.
谢旋, 冯劲松, 梅航宇, 等. 具有双稳态和内共振特性的L形压电俘能器动力响应研究[J]. 三峡大学学报（自然科学版）, 2026,48(3):104-112. DOI： 10.13393/j.cnki.issn.1672-948X.2026.03.013.

谢旋, 冯劲松, 梅航宇, et al. 具有双稳态和内共振特性的L形压电俘能器动力响应研究[J]. 2026, 48(3): 104-112. DOI： 10.13393/j.cnki.issn.1672-948X.2026.03.013.

摘要

利用Hamilton原理和磁偶极子模型建立了L形压电俘能器的非线性动力学方程.通过增量谐波平衡法求得近似解析解，根据Flouqet理论进行了稳定性分析，并用Runge-Kutta数值解进行了验证.从频域和时域两方面，研究了磁铁间距、激励频率、激励加速度和负载电阻等参数对压电俘能器动力特性和输出电压及功率的影响.在幅频响应曲线中观察到双峰和软化-硬化混合特征.内共振发生时，频谱图出现明显的二倍频分量；内共振强烈时，周期响应失稳，准周期或混沌响应出现.内共振和阱间运动需要一定的激励水平才能激发，后者对能量要求更高.在特定激励条件下，阱间运动和内共振可以同时发生.当激励频率和幅值确定时，俘能系统存在最优负载电阻.电阻变化会导致阱内和阱间运动状态的切换.结果表明结合双稳态和内共振特性，俘能器的工作带宽和输出功率可以得到提高.

Abstract

关键词

Keywords

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