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摘要
压电悬臂梁的力电响应与疲劳寿命是制约振动能量收集器深层次应用的关键。基于分布式参数建模方法，建立了压电悬臂梁的动力学模型，求解了压电悬臂梁的力电响应的解析解；借助有限元方法，开发了压电悬臂梁的仿真模型；通过实验验证了理论模型与有限元模型的准确性；应用仿真模型，分析了压电悬臂梁的几何尺寸、基体层厚度、陶瓷层厚度对力电响应的影响；基于估算的压电材料SN曲线，探讨了各参数对压电悬臂梁疲劳寿命的影响。结果表明：当宽度、基体层和陶瓷层厚度分别从16～24 mm、0.16～0.24 mm线性增加时，压电悬臂梁的疲劳寿命近乎呈现指数形式增加，而压电悬臂梁的长度由48 mm增加到56 mm，其疲劳寿命显著降低。
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