(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210624326.6 (22)申请日 2022.06.02 (71)申请人 重庆科技学院 地址 401331 重庆市沙坪坝区大 学城东路 20号 (72)发明人 王灵芝　晏致涛　练城凌　舒大林　 李明翰　刘伟东　 (74)专利代理 机构 重庆为信知识产权代理事务 所(普通合伙) 50216 专利代理师 姚坤 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/10(2006.01) (54)发明名称 悬臂式铁镓合金磁致伸缩振动能量采集模 型的解析分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种悬臂式铁镓合金磁致伸 缩振动能量采集模型的解析分析方法， 首先制作 振动能量采集模 型， 振动能量采集模 型包括水平 设置的复合梁， 该复合梁包括铁镓合金材料的附 加层和铝材质的结构层， 复合梁的一端固定在基 座上， 所述复合梁的另一端连接有共振调节块； 在所述复合梁 上螺旋缠绕有感应线圈， 所述感应 线圈连接有电流测量模块； 再向所述基座施加上 下往复冲击， 使所述复合梁振动； 最后以一个固 定的公式计算振动能量采集模型的输出电压和 输出功率。 采用本发明技术方案的显著效果是， 能对悬臂式铁镓合金振动能量采集模型的输出 电压和输 出功率进行显式表达， 能相对更快速得 到计算结果， 从而 对相关设计提供决策依据。 权利要求书6页 说明书12页 附图1页 CN 114970178 A 2022.08.30 CN 114970178 A 1.一种悬臂式铁镓合金磁致伸缩振动能量采集模型的解析分析方法， 其特征在于按以 下步骤进行： 步骤一、 制作振动能量采集模型 所述振动能量采集模型包括水平设置的复合梁(1)， 该复合梁(1)包括相互粘合的附加 层(11)和结构层(12)， 所述附加层(11)的材质为铁镓合金材料， 所述结构层(12)的材质为 铝， 所述结构层(12)位于所述附加层(11)下方， 所述附加层(11)和所述结构层(12)的长度 均为L， 所述附加层(1 1)和所述结构层(12)的宽度均为b， 所述附加层(1 1)的厚度为hg； 所述复合梁(1)水平设置， 所述复合梁(1)的一端固定在基座上， 所述复合梁(1)的另一 端连接有共 振调节块(2)； 在所述复合梁(1)上螺旋缠绕有感应线圈(3)， 所述感应线圈(3)连接有电流测量模块 (4)； 以所述复合梁(1)的中性面为x轴方向， 所述复合梁(1)的固定端为x轴的原点， 以竖直 方向为y轴方向， 建立 坐标系； 步骤二、 向所述基座施加上下往复冲击， 使所述复合梁(1)振动， 由所述电流测量模块 (4)连续测定所述感应线圈(3)输出的感应电流， 并按公式 ①计算铁镓合金的x轴向应力σg、 以及磁感应强度B： Eg为铁镓合金的杨氏模量； μ为铁镓 合金的磁导 率 d为铁镓合金的磁机耦合压磁系数； ε为所述复合梁(1)的应 变； N为缠绕在所述复合梁(1)上的所述感应线圈(3)的匝数； i(t)为所述感应线圈(3)输出的感应电流； 步骤三、 根据哈密顿原理， 有公式 ②； 其中： δ 为狄拉克δ 函数； TT、 V、 Wnc分别表示动能、 势能和非保守力所做的虚 功； TT按以下公式 ③计算： 权　利　要　求　书 1/6 页 2 CN 114970178 A 2其中： m为所述复合梁(1)单位长度的质量； x为所述复合梁(1)x坐标处的坐标值； wrel(x， t)为在t时刻、 x坐标处的复合梁(1)相对基座的y向位移； wb(t)为t时刻的基座 位移； Mt为共振调节块(2)的质量； wrel(L， t)为在t时刻、 x坐标为 L时， 复合梁(1)相对基座的y向位移； It为惯性矩； V按以下公式 ④计算： 其中： EI为所述复合梁(1)x坐标处的刚度； Wnc按以下公式 ⑤计算： Wnc＝Wele+Wdamp，    公式⑤； 其中： hc为铁镓合金顶端距所述中性 面距离； hb为铁镓合金底端距所述中性 面距离； H(x)为变量x的阶跃函数； H(x‑L)为变量x ‑L的阶跃函数； cs为应变率阻尼系数； I(x)为x坐标处的截面的转动惯量； ca为空气阻尼系数； 将公式③、④、⑤带入公式 ②， 得公式⑥：权　利　要　求　书 2/6 页 3 CN 114970178 A 3