自主创新基金答辩.pptx

压电压电压电 采集器的采集器的采集器的结结结构构构优优优化化化物流ZY1102班•项项目背景•研究目标标一•研究思路二•可行性分析三•创创新点四•预预期成果五•具体实实施计计划六七能源是国民经济 的基本支撑，是人类赖 以生存的基础世界经济 的 现代化，得益于化石能源：石油、煤炭、天然气与新能源：太阳能，风 能，核能等的广泛应用然而，由于这一经济 的资源载体将在21世纪上 半叶迅速的接近枯竭，而新能源的开发与利用进展又相对缓 慢，原料链 一旦断裂，必将导致世纪经济 危机和冲突的加剧因此，能源回收便被 人们寄予厚望一、项目背景（1）通过资 料查询 和文献阅读 ，了解当前压电 能量采集器 悬臂梁结构设计 以及提出的应力均匀化模型2）学习相关理论知识、数学处理方法和仿真软件以确定 项目的具体的研究范畴3）利用有限元软件ANSYS进行仿真，得出各种类型质量 块作用下悬臂梁应力分布图并分析其能量收集效率4）在研究结果的基础上提出最终的压电 能量采集器质量 块优 化解决方案二、研究目标现有的应力均匀化模型，在质量块上主要包括H型，U型结构的改变，而 在梁结构上则包括梯形梁/三角梁设计这种设计可以使沿梁伸长方向上的应 变分布情况趋向均匀。

理论分析发现，如果梁的外形与三角形越接近那么应 变分布情况越好，当梯形梁结构和传统矩形梁结构在压电体材料与几何尺寸 相同、自由端振子质量相同、梁上应变量一致的条件下，梯形梁的输出功率比 传统矩形梁要高50%如图为梁优化实物图及力学分析：三、研究思路传统结 构中，梁在固定端的应 变最大，在自由端的应变最小 ，梁伸长方向上从固定端到自由 端，应变由大向小变化，变化 幅度很大当梁上固定端出应力 达到压电材料的应力极限时， 梁自由端压电材料的应力却远 没达到极限，压电材料没有得 到完全利用所以综合考虑，我们决定从质量块方面入手，对质 量块的结构 进行优化不改变普通的矩形梁几何形状，从悬臂梁自由端的质量块 入手，实现压电 能量回收的结构优化，使压电 材料的利用率获得大 大提高针对 在振动时质 量块与悬臂梁之间的一部分空间没有得到 充分利用的情况，提出了优化方案，即曲线 L 形质量块结 构，如图所 示：按照所设计的质量块结构以及相应参数，使用 solidworks来构建L形质量快的模型，并将其导成可 直接被ANSYS环境所容纳的文件，在ANSYS环境下对L 形质量块根据要求模拟的施加约束，通过软件分析得 到其应力分布图和应变分布图。

原理的可行 性•由材料力学的相关知识我们可以知道，传统结 构中，梁在固定端的应变 最大，在 自由端的应变 最小，梁伸长方向上从固定端到自由端，应变 由大向小变化，变化 幅度很大当梁上固定端出应力达到压电 材料的应力极限时，梁自由端压电 材料 的应力却远没达到极限，压电 材料没有得到完全利用然而，L形质量块结 构在一 定程度上均匀化了悬臂梁上的应变 分布，提高了压电 能量回收装置的能量密度方法的可行 性•参考有关压电 材料发电 的相关文献资料，我们知道能量回收结构优化具有重要意 义，所以结构优化的是有很大的发展空间的，所以我们研究质量块的结构式具有 实际 意义的并且，利用solidworks建模并通过ANSYS仿真得到L形质量块的应力分 布是完全可行的实验的可行 性•据现有的悬臂梁结构发电 的实验 装置，我们不难确定L形质量块结 构的实验 装置 ，所以用实验 来验证 L形质量块结 构发电 装置和传统悬 臂梁结构发电实验 装置的 特性是完全可行的四、可行性分析L形质量块结构均化了压电材料应变分 布，提高能量收集率L形质量块结构在一定程度上起到了保护 压电材料的作用五、创新点（1）得到使用L型 质量块时压电 材 料的应变 分布， 以及相应仿真数 据。

2）提交 一份详细 的项目研 究报告3）发表 一篇论文六、预期成果2013年4-2013年8月，初步设计 方案并 建立虚拟模型，完成L型质量块建模 及仿真，确认符合实物性质2013年9月-2013年11月，选择 可行的 工艺方案，并根据所选的工艺方案， 优化初步设计2013年12月-2014年1月，选择 可行的 应用方案，并根据所选的应用方案， 再次优化设计2014年2月-2014年3月，完成结题报 告 ，整理结题 所需材料2014年4月结题七、具体实施计划谢谢谢谢 谢谢谢谢 老老 师师师师 指指 导导导导。