轨道振动能量采集用压电纤维复合材料任务书

 2021-11-21 04:11

1. 毕业设计(论文)主要内容:

随着我国高铁、城市地铁建设迅猛发展,由轨道振动所引起的噪声问题也日益突出,如何消除噪声并合理利用这部分振动能量成为了一个亟待解决的问题。

压电纤维复合材料具有机电耦合系数高、振动频率低、性能稳定、驱动应力大等优点,由其制备的轨道振动吸收装置,可以一方面将轨道振动产生的能量转化为电能,另一方面通过能量的再利用实现轨道的减振抑振,是一种结构简单、环境友好、使用寿命长久,无电磁干扰的振动能转换装置,能够满足铁轨的低频俘能需求。

本课题采用有限元分析软件COMSOL对轨道振动能量的吸收机理进行建模分析,研究轨道振动俘能的电学特性、振动特性等规律,并利用仿真模拟的结果进一步指导实验的开展,将分析的电学特性等规律应用于对轨道模型振动的实验测试中,对比有限元仿真建模和实验测试,以期实现轨道交通可持续能量收集方式。

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2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1. 查阅不少于15篇相关文献资料,其中近5年英文文献不少于3篇,了解国内外相关研究概况和发展趋势,了解选题对社会、健康、安全、成本以及环境等的影响,完成开题报告;2. 完成不少于5000字的英文文献翻译;3. 掌握压电纤维复合材料的制备方法和振动俘能机理;4. 掌握压电纤维复合材料用于铁轨振动能量收集的仿真建模分析方法,搭建俘能平台并开展相关测试;5. 掌握压电纤维复合材料的发展现状、压电俘能能量收集的发展现状,了解压电能量收集方面目前亟待解决的问题。

6. 总结国内外相关研究概况和发展趋势,总结选题对社会、健康、安全、成本以及环境等的影响,分析实验数据,撰写毕业论文,字数不少于1.2万字。

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。

明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。

确定技术方案,并完成开题报告。

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4. 主要参考文献

[1] Deepesh Upadrashta, Yaowen Yang. Experimental investigation of performance reliability of macro fiber composite for piezoelectric energy harvesting applications[J]. Sensors amp; Actuators: A. Physical,2016,244.[2] Zhang Yong, Sun Huajun, Jeong Chang Kyu. Biomimetic Porifera Skeletal Structure of Lead-Free Piezocomposite Energy Harvesters.[J]. ACS applied materials amp; interfaces,2018,10(41).[3] Zhengbao Yang,Jean Zu. Comparison of PZN-PT, PMN-PT single crystals and PZT ceramic for vibration energy harvesting[J]. Energy Conversion and Management,2016,122.[4] 谢焰, 周静, 沈杰, 等. 纤维层厚和叉指电极间距对MFC电输出性能的影响[J]. 硅酸盐通报, 2017, 36(12): 4193–4197.[5] BOWEN C R, TOPOLOV V Y, ISAEVA A N, et al. Advanced composites based on relaxor-ferroelectric single crystals: from electromechanical coupling to energy-harvesting applications[J]. Cryst Eng Comm, 2016, 18(32): 5986–6001.[6] 温凯, 裘进浩, 季宏丽, 等. 切割-填充法制备粗压电陶瓷纤维复合材料驱动器[J]. 材料工程, 2015, 43(1):72-76.

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