《MECHANICAL SYSTEMS AND SIGNAL PROCESSING》：Pentastable composite shell for energy harvesting
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本文创新性地提出一种具有五稳态（I、I*、J、L、S）的伪锥形复合壳结构（MFC）能量采集器。研究通过有限元模拟（FEM）优化了压电纤维复合材料（MFC）贴片的布局，并结合实验分析了其在5–100 Hz宽频带激励下的机电耦合系数与RMS功率输出。结果表明，该多稳态设计能有效利用势能阱间的突跳（snap-through）现象，显著提升变幅振动环境下的能量采集效率，为自适应能量采集系统提供了新思路。
Highlight
五稳态伪锥形悬臂壳（类型B，具有相反曲率）嵌入了MFC M14003-P1贴片，通过数值模拟和实验测试进行了研究。该结构通过压平并施加均匀约束产生预应力，展现出在能量采集等应用中的强大潜力。基于Abaqus_CAE有限元模拟得出的五个目标，建立了MFC贴片的选择标准。开发了一种在曲线形预应力壳表面模拟替代MFC单元的新程序，并随后数值预测了原始稳态的保持情况。进行了一系列小振幅和大振幅激励下的实验振动测试，记录了电压响应并计算了RMS功率。为了将结构响应与采集的能量关联起来，并考虑激励参数之一的连续变化，提出了基于时间序列的频域谱图。最后，为了系统展示复合结构中多稳态的优势，将多种构型的操作频率范围整合到一个统一的图谱中，并结合文献中的基准结果，突出了本工作的新颖性和贡献。
实验研究
实验研究使用TIRA TGT MO 48XL电动振动台，其头部扩展器垂直放置，夹紧的壳固定于其上。运动激励控制由ICP?型号352A24加速度计驱动，在西门子LMS SPM50 SCADAS控制器的闭环中运行，根据PC中预定义的激励配置文件进行。控制参数包括激励振幅ξ和时变激励频率Ω(t)，其从初始Ω(t0)变化到...
结论
五稳态伪锥形悬臂壳（类型B，具有相反曲率），配备了嵌入式MFC M14003-P1贴片，已通过数值模拟和实验测试进行了研究。该结构通过压平和应用均匀约束产生预应力，显示出在能量采集等应用方面的强大潜力。基于从Abaqus_CAE有限元模拟中得出的五个目标，建立了MFC贴片的选择标准。开发了一种在曲线形预应力壳表面数值模拟替代MFC单元的新程序，并随后数值预测了原始稳态的保持。进行了一系列小激励幅值和大激励幅度的实验振动测试，期间记录了电压响应并计算了RMS功率。为了将结构响应与采集的能量相关联，并考虑激励参数之一的连续变化，提出了基于时间序列的频域谱图。最后，为了系统地展示复合结构中多稳态的优势，将多种构型的操作频率范围整合到一个统一的图谱中，并结合文献中的基准结果，突出了本工作的新颖性和贡献。
