简介：

  近期，课题组成员刘界鹏在期刊《Thin-Walled Structures》上发表文章"Investigation of nonlinear magnetic stiffness based thin-layer Stacked piezoelectric generators with a force-amplification structure",探索了一种结合了磁弹簧的非线性压电能量收集器，利用冲击引发的升频效应以增强能量收集的功率。通过引入非线性磁弹簧，提出的二自由度非线性压电俘能器实现了宽频能量捕获。本文第一作者是王敏老师，通讯作者是李忠杰老师。

文章摘要：

  本文探讨了一种采用磁弹簧的非线性压电叠堆能量收集器，其利用冲击引起的升频效应来增强能量收集效能。所提出的装置包括力放大器、压电叠堆、弹簧质量系统和限制器。在本文中建立了二自由度理论模型，以解释系统的非线性特性，并通过实验数据对其进行验证。研究了系统参数对提出的非线性压电叠堆能量收集器输出性能的影响，证明非线性磁弹簧有助于实现宽带能量收集。例如，当上下磁体的表面磁场强度分别为156mT和256mT时，工作带宽达到5.23Hz，比线性弹簧系统大154%。此外，非线性磁弹簧由于其磁滞响应减缓了碰撞期间电压衰减，从而提高了平均功率。在激励频率为9Hz、上下磁体表面场强分别为156mT和256mT时，二自由度非线性压电俘能器产生了2.2mW的RMS功率（瞬时功率峰值为1.20W）。文章提供了基于参数分析的优化能量收集性能的设计指南。