《表1 岩体物理力学参数：悬臂梁式压电能量采集效率的理论与实验研究》

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《悬臂梁式压电能量采集效率的理论与实验研究》

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压电材料的选择直接影响着能量采集的效率。新型压电单晶材料转换率高等性能均优于其它压电材料，但其成本亦很高，而PVDF的柔韧性虽好，但机电转换率太低。综合考虑机电耦合系数、压电系数等性能居中的锆钛酸铅压电陶瓷PZT—5H，经济适用，也是工程应用最广泛的材料。利用有限元分析软件ANSYS对压电振子的前三阶模态和振型进行分析。压电悬臂梁的尺寸为60 mm×30 mm×0.2 mm，铜基体的尺寸80 mm×30 mm×0.3 mm，其性能参数如表1所示。模态分析主要是对压电振子的固有频率和振型分析。固有频率的分析是研究压电振子结构尺寸对固有频率的影响；而振型的研究是为了清楚在不同激励下，压电振子的最大变形量及对应的部位，为后续系统的强化或者材料的加固提供依据。图2为压电悬臂梁的三阶模态分析图，前三阶固有频率分别为65.0，294.8，390.4 Hz。