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原文传递车致轨道振动能量俘获研究

论文题名：	车致轨道振动能量俘获研究
关键词：	环境振动能;Timoshenko梁;压电俘能器;压电传感特性;Simulink仿真
摘要：	能源是人类生存和发展的重要物质基础，社会经济持续快速发展离不开强有力的能源保障，能源问题是当今世界热点关注问题之一。为解决能源问题，从环境中提取能量已成为当前研究的热点。相对于太阳能、温差、风能及噪声等环境能源，从环境机械振动中俘获能量是一种比较理想的模式。本文拟研究一种适用于列车轨道的压电俘能器，既可为铁路沿线各种设备提供能量来源也可对列车运行参数进行逆向识别及轨道结构健康进行实时监测。　　本文所提出的是一种简单便捷的轨道交通俘能器，只需将俘能器黏贴固定于轨道下即可进行俘能。第一章给出课题背景和意义;第二章就研究理论与方法进行了介绍;第三章基于Timoshenko梁模型理论研究轨道结构在列车荷载作用下的受迫振动响应，轨道及列车分别简化为弹性点支承梁模型与周期性集中荷载，在计算轨道变形时忽略俘能器对轨道的影响，将所得结果与ANSYS有限元瞬态分析结果相对比，验证结果的正确性，以此作为压电俘能器的能量来源，采用e型压电本构方程将轨道结构受迫振动响应与压电电路联系起来，分别研究压电输出功率及输出电压与外接负载关系的各种影响因素。而且为了逆向识别列车运行参数和轨道健康状况，研究了俘能器的传感特性;第四章采用第三章所得的电流等结果为Simulink电路仿真提供输入源，并利用Simulink仿真模拟压电俘能器为储能元件充电的全过程，以考核俘能器的工作状况。本文工作表明轨道交通压电俘能器既可以俘获绿色能源，也可作为传感器进行使用，可为后续研究适用于列车轨道结构的压电俘能器乃至自我能量供应的传感器设计提供参考。
作者：	王海燕
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：	2013
正文语种：	中文