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原文传递车致路面变形能量收集研究

论文题名：	车致路面变形能量收集研究
关键词：	路面交通;汽车运动;路面变形能;压电俘能器;传感效应;俘能分析
摘要：	因价格低廉、易于安装和耐久性好，无线传感技术在土木工程领域中受到广泛关注并被应用于实际监测中，但是采取电池供电的传统无线传感器存在长期供能不足的问题。从外部环境中获取能量并给无线传感节点供电已成为当前研究热点，其中使用压电效应收集周围环境中的机械能是一种比较高效的集能模式。本文利用这种效应，俘获车辆运动引起的路面变形能，提出应用于路面变形能俘获的压电俘能器，将变形能转变成电能并存储起来，进而可为道路基础设施提供能量，还可利用俘能器的传感效应对路面交通进行实时监测。　　文中将压电俘能器埋设于路面中进行道路变形能俘获，共分为五章:第一章给出课题研究背景和意义;第二章对研究理论与方法进行了介绍;第三章基于Euler-Bernoulli梁理论，将公路简化为弹性地基梁，路面运动车辆简化为移动线荷载，通过应用Fourier变换及柯西留数理论计算出了路面结构的变形响应，并应用正压电效应得到了压电俘能器的电压及功率输出;第四章基于Kirchhoff板理论，将公路系统简化为弹性地基板，路面运动车辆简化为移动均布荷载，与第三章的梁模型类似，进行了俘能分析;第五章考虑实际情况，将运动车辆轮压简化为四个移动均布荷载，同样基于板理论，给出了理论解析，并运用Simulink模拟了压电俘能器为电池充电的全过程。　　通过本文的理论探讨，为将来的俘能器选型及道路中俘能器应用提供了一定的借鉴。
作者：	张之伟
专业：	结构工程
导师：	向宏军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文