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第 36 卷第 6 期2023 年12 月振 动 工 程 学 报Journal of Vibration EngineeringVol. 36 No. 6Dec. 2023宽频自调谐压电振子发电性能研究闫晓东1，2，周公博1，2，徐懋1，2，周坪1，2，何贞志3（1.江苏省矿山机电装备重点实验室，江苏徐州 221116； 2.中国矿业大学机电工程学院，江苏徐州 221116；3.江苏师范大学机电工程学院，江苏徐州 221116）摘要: 传统悬臂梁固定方式下压电振子频带较窄，存在环境适应性差、发电效率低的问题。
为此，提出了一种通过改变固定位置实现宽频的自调谐压电振子。
建立了调谐模型，对压电振子在不同固定位置的发电性能进行了仿真分析，并通过实验进行了验证。
结果表明：所提出的自调谐压电振子可实现f ~2.1 f范围内的调谐。
同时通过调节合适的占空比，调谐装置可以实现自给自足。
在休眠时间为411 s以上的条件下，可以实现最大频率范围内的调谐，并且能量收集效率在40%以上。
此外，在充电时间和激励加速度相同、激励频率不同的条件下，与无调谐压电振子相比，有调谐装置的压电振子的充电效率提高了223%。
关键词: 压电振子；宽频；自调谐；固定位置；占空比中图分类号: TN384； TN712； TH7 文献标志码: A 文章编号: 1004-4523（2023）06-1647-10DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2023.06.019引言近年来，无线传感器网络被广泛应用于机电装备健康监测和故障诊断等方面。
传统无线传感器节点主要依赖容量有限的电池供电，因此需要定期更换电池［1］。
然而，许多复杂机械系统（如采矿设备）的工作环境十分恶劣，不具备经常更换电池的条件，这导致无线传感器网络技术在这些场景难以应用。
环境能量收集技术是将周围环境能量转换为电能的技术，可以解决传感器节点供能的问题。
在环境能量源中，特别是振动能，由于其十分普遍，目前已被广泛应用于传感器节点的能量供给。
四锤头径向锻造机锻造箱结构的动力特性研究段志东1，葛鹏2，周亚宁2，高俊峰2（1.兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州730070；2.兰州兰石重工有限公司，甘肃兰州730050）来稿日期：2012-08-11基金项目：兰州交通大学博士后基金（160009）作者简介：段志东，（1972-），男，甘肃兰州人，副教授，博士后，主要研究方向：优化设计，多物理场的建模与仿真1引言卧式径向四锤头精密锻造机是奥地利某公司1946年的专有技术[1]，上世纪九十年代我国在引进产品的基础上开始技术改造和产品研发[2]。
某重型集团公司精锻分厂的科研人员对精锻机锤头在实际生产中的多种失效报废形式进行了原因分析，提出了锤头从加工到使用过程中的注意事项和预防措施[3]。
科研人员通过有限元计算指出焊缝处的轴力过大是精锻机内滑套断裂的原因，并提出了改进建议[4]。
科研人员对10MN 四锤头液压精锻机锻造箱进行了结构强度有限元分析和尺寸参数优化[5]。
文献[6-8]对锻压机机架进行了模态分析和强度分析。
目前，精锻机相关设备的研究文献较少，其结构动力特性的研究还未见报道。
实际上，精锻机锻造时四个锤头对锻件径向的同步冲击会通过连杆、偏心凸轮和齿轮轴传递到精锻机箱体，可能会激发箱体结构的振动，影响锻造精度。
所以，对精锻机箱体进行动力特性分析，了解其振动特性，采用基于动力特性的结构设计是精细化设计的必然要求2精锻机工作原理与锻造箱冲击载荷说明精锻机主要由锻造箱、齿轮箱、夹头、锤头调节装置、输送辊道、倾翻装置以及电气、液压等系统组成，是一种高效精密锻造设备。
四锤头径向锻造机的四个锥头间隔90°对称布局，由于锻打同步，作用于锻造箱的锻打反力必然成对出现，大小相等，方向相摘要：锻造箱是四锤头径向锻造机的主要零部件和承力部件。
高速锻打坯料的冲击载荷通过连杆传递到锻造箱可能激发其振动，精锻机锻造时四个锤头对锻件径向的同步冲击会通过连杆、偏心凸轮和齿轮轴传递到精锻机箱体，可能会激发箱体结构的振动，影响锻造精度。
机械工程学院研究生学位论文中期检查公告各位研究生同学：机械电子工程，机械工程，流体传动与控制学科硕士研究生学位论文中期检查具体安排如下：第 1 组一、中期检查报告时间：2017 年7 月 5 日上午8 : 00 到12 : 00二、中期检查报告地点：一教236三、中期检查报告评审小组成员名单四、中期检查研究生名单第 2 组一、中期检查报告时间：2017 年7 月 5 日下午14: 00 到18 : 00二、中期检查报告地点：一教236三、中期检查报告评审小组成员名单四、中期检查研究生名单第3 组一、中期检查报告时间：2017 年7 月 5 日上午8 : 00 到12 : 00二、中期检查报告地点：一教237三、中期检查报告评审小组成员名单四、中期检查研究生名单第4组一、中期检查报告时间：2017 年7 月 5 日下午14: 00 到18 : 00二、中期检查报告地点：一教237三、中期检查报告评审小组成员名单四、中期检查研究生名单第5 组一、中期检查报告时间：2017 年7 月 5 日上午8 : 00 到12 : 00二、中期检查报告地点：环化馆319三、中期检查报告评审小组成员名单四、中期检查研究生名单第6组一、中期检查报告时间：2017 年7 月 5 日下午14: 00 到18 : 00二、中期检查报告地点：环化馆319三、中期检查报告评审小组成员名单四、中期检查研究生名单第7组一、中期检查报告时间：2017 年7 月 5 日上午8 : 00 到12 : 00二、中期检查报告地点：理学楼506三、中期检查报告评审小组成员名单四、中期检查研究生名单第8组一、中期检查报告时间：2017 年7 月 5 日下午14: 00 到18 : 00二、中期检查报告地点：理学楼506三、中期检查报告评审小组成员名单四、中期检查研究生名单。
万方数据万方数据万方数据万方数据１８０机械工程学报第４６卷第６期图４马达泄漏系数差异影响扰动初始阶段由于两回转系转速差很大，导致相应偏心块的相位差迅速增大，这时由于转速高的回转系开始减速，而转速低的回转开始加速，偏心块的相位差开始减小，最后相位差逐渐恢复到扰动前的稳定状态，而振幅则显示了与转速和相位差的变化相应的交错振荡。
转速、相位差和振幅受干扰后的振动过渡过程达到了一致性。
这个过程历经振荡，阻尼的作用使振荡后重新趋于稳定。
由于振动转矩受速度和相位差的影响，观察图５ｂ，从总体过程看，两偏心块的振动转矩均经历较大幅度的振荡后趋于平稳，而从进一步局部放大的图５ｃ可看出，两振荡曲线的波峰波谷是瞬时交错的，这说明在其中一个偏心振动转矩瞬时增大时，另一个则瞬时减小。
从图６可以看出，在稳定同步运行的初始条件下，当外界扰动在３ｓ时刻处使回转系ｌ相位差比回转系２增加４ｒ＇ａｄ时，振动系统经过一个振荡过程后重新恢复稳定。
从图６ａ速度图可看出，由于相位差的瞬间增加，尽管从整体上看出两者速度均上升，但相位差落后的偏心块平均转速明显高于相位差超前的偏心块转速，使得两者的相位差逐渐缩小，当相位差趋于稳定时，两者的转速也逐渐回到了扰动前的动态平衡状态，即两者的平均转速动态相等。
在这个过程中，相位差发生了复杂的变化，振动振图５两回转系转速发生差异时系统恢复同步的过渡过程幅也经历了剧烈振荡，然后进入稳定状态。
相位差上述各仿真结果显示，由于阻尼的作用，在受落后的液压马达振动转矩在过渡过程的开始阶段逐到外界扰动作用下，系统各参数才能经过振荡后重渐低于相位差超前的马达振动转矩，在负载压力作用下相位落后的偏心块所受的加速度高于相位新进入平衡。
若系统阻尼设置为零，则在扰动作用超前的偏心块，使得相位超前的偏心块。
·拖”着相下系统无法恢复平衡。
在任意时刻，一个偏心块振位落后的偏心块运动，直到两偏心块转速最后趋于动转矩增加的同时，另一个偏心块振动转矩必然同一致。
第１８卷第６期２０２０年１２月水利与建筑工程学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．１８Ｎｏ．６Ｄｅｃ．，２０２０ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－１１４４．２０２０．０６．０２５收稿日期：２０２０ ０８ ０９ 修稿日期：２０２０ ０９ ０１基金项目：国家自然科学基金青年项目（５１４０８２２３）；国家自然科学基金面上项目（５１６７９０９１；５１９７９１０９）作者简介：程学斌（１９９５—），男，江西上饶人，硕士研究生，研究方向为工程结构抗震。
Ｅ ｍａｉｌ：ｌｂｊｃｈｅｎｇ＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：马 颖（１９８２—），女，河南郑州人，博士，硕士生导师，主要从事水工、桥梁等工程结构抗震研究工作。
Ｅ ｍａｉｌ：ｍａｙｉｎｇ１９８２０８＠１６３．ｃｏｍ基于ＡＢＡＱＵＳ的钢筋混凝土柱抗震数值模拟分析程学斌，马 颖，袁子淇（华北水利水电大学水利学院，河南郑州４５００４５）摘 要：为了研究ＡＢＡＱＵＳ软件中实体单元和纤维梁单元在不同破坏模式下（ＲＣ）柱滞回性能数值模拟的适用性，从美国ＰＥＥＲ数据库中收集了９根钢筋混凝土矩形截面柱的拟静力试验数据，柱试件分别发生了弯曲、弯剪或剪切不同模式的破坏。
在ＡＢＡＱＵＳ中分别建立柱试件的实体单元模型和纤维梁单元模型并进行往复荷载作用下ＲＣ柱滞回性能的数值模拟，将模拟结果与试验数据进行了对比分析。
结果表明：对于弯曲破坏ＲＣ柱，适合采用纤维梁单元模拟，而对于弯剪破坏和剪切破坏ＲＣ柱，基于实体单元的模拟结果与试验结果更为接近；纤维梁单元能够更准确地模拟ＲＣ柱滞回曲线的捏拢效应。
关键词：钢筋混凝土柱；ＡＢＡＱＵＳ；实体单元；纤维梁单元；滞回性能中图分类号：ＴＵ３７５．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—１１４４（２０２０）０６—０１４６—０７ＳｅｉｓｍｉｃＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅＣｏｌｕｍｎｓＢａｓｅｄｏｎＡＢＡＱＵＳＣＨＥＮＧＸｕｅｂｉｎ，ＭＡＹｉｎｇ，ＹＵＡＮＺｉｑｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ，Ｈｅ’ｎａｎ４５００４５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏａｓｓｅｓｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｂｅｈａｖｉｏｒｏｆＲＣｃｏｌｕｍｎｓｗｉｔｈｓｏｌｉｄｅｌｅｍｅｎｔａｎｄｆｉｂｅｒｂｅａｍｅｌｅｍｅｎｔｉｎＡＢＡＱＵＳｓｏｆｔｗａｒｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｓ．Ｔｈｅｐｓｅｕｄｏ ｓｔａｔｉｃｔｅｓｔｄａｔａｏｆ９ｒｅ ｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎｓｗｅｒｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅＰＥＥＲｄａｔａｂａｓｅｉｎｔｈｅＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓ．Ｔｈｅｃｏｌｕｍｎｓｐｅｃｉｍｅｎｓｗｅｒｅｆａｉｌｅｄｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｄｅｓｏｆｆｌｅｘｕｒｅ，ｆｌｅｘｕｒｅ ｓｈｅａｒｏｒｓｈｅａｒ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｏｒｃｅｔｅｓｔｄａｔａ，ｔｈｅｓｏｌｉｄｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｆｉｂｅｒｂｅａｍｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｉｎＡＢＡＱＵＳｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅＲＣｃｏｌｕｍｎｕｎｄｅｒｔｈｅｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇｌｏａｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｅｓｔｄａｔａ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｆｏｒｆｌｅｘｕｒｅｆａｉｌｕｒｅＲＣｃｏｌｕｍｎｓ，ｆｉｂｅｒｂｅａｍｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｓｕｉｔａｂｌｅ，ｗｈｉｌｅｆｏｒｆｌｅｘｕｒｅ ｓｈｅａｒｆａｉｌｕｒｅａｎｄｓｈｅａｒｆａｉｌｕｒｅＲＣｃｏｌｕｍｎｓ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｂａｓｅｄｏｎｓｏｌｉｄｅｌｅｍｅｎｔｓａｒｅｃｌｏｓｅｒｔｏｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｄｆｉｂｅｒｂｅａｍｅｌｅｍｅｎｔｃａｎｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅｌｙｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｐｉｎｃｈｅｆｆｅｃｔｏｆＲＣｃｏｌｕｍｎｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｃｕｒｖｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｌｕｍｎｓ；ＡＢＡＱＵＳ；ｓｏｌｉｄｅｌｅｍｅｎｔ；ｆｉｂｅｒｂｅａｍｅｌｅｍｅｎｔ；ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ 在地震作用下，钢筋混凝土柱作为水工、桥梁、房屋等结构的主要竖向承重与水平抗力构件，承载着整个结构的竖向荷载和由地震引起的水平荷载。
