单晶悬臂式压电俘能器能量输出特性研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

随着物联网、无线传感器网络等技术的快速发展，对微型化、低功耗、自供电电子设备的需求日益增长。

传统的电池供电方式存在寿命有限、更换困难等问题，难以满足可持续发展的要求。

因此，寻找和开发新的能量来源成为当前研究的热点，而从环境中收集能量为电子设备供电的能量收集技术应运而生。

2. 本选题国内外研究状况综述

压电俘能技术自出现以来，就受到了国内外学者的广泛关注。

近年来，压电俘能技术在材料、结构、电路和应用等方面都取得了显著进展。

1. 国内研究现状

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的研究方法，具体步骤如下：
1.理论分析阶段：研究压电效应和悬臂梁振动理论，建立单晶悬臂式压电俘能器的机电耦合模型。

推导出能量输出的理论公式，分析影响能量输出特性的关键因素，如材料特性、结构参数、激励条件等。

2.数值模拟阶段：利用有限元分析软件建立压电俘能器的三维模型，对器件的振动模态、应力分布、电势分布等进行仿真分析。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.针对单晶压电材料的特点，建立更加精确的机电耦合模型，并分析单晶材料的各向异性对能量输出特性的影响。

2.优化悬臂梁结构参数，例如采用变截面悬臂梁、引入附加质量块等方法，提高器件的能量输出效率。

3.结合电路管理技术，设计高效的能量收集电路，提高能量的利用效率，并实现能量的存储和释放。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 刘冲,张文明,黄卫清.压电悬臂梁式俘能器研究进展[j].压电与声光,2020,42(03):467-474.

[2] 谢涛,张颖,王丽珍,等.压电俘能技术及其在轨道交通中的应用[j].西南交通大学学报,2017,52(06):1281-1291.

[3] 邓磊,王丽坤,李龙,等.压电俘能技术研究现状与展望[j].机械工程学报,2016,52(19):1-14.