浅球壳型非线性振动能量收集技术:随机理论与动态试验

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11302064
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0702.非线性振动及其控制
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Miniaturization of electronic components induces the prominent reduction of power consumption, and so triggers the boom of vibration energy harvesting techniques. Nonlinear energy harvesting techniques, especially the bistable modes, have remarkable advantages on the effective bandwidth and output power. This project designs, characterizes, optimizes and verifies the shallow spherical shell-type nonlinear energy harvesting technique through stochastic analysis and dynamical experiment. The stochastically dynamical snap-through mechanism of electro- mechanical coupling shallow spherical shell is investigated to determine the probabilistic properties of snap-through frequency and output power. The performance index is proposed through the compromise of environmental excitation, mean power and the power intensity in time domain, and then geometric parameters and electrode location are optimized. The performance and the optimality of optimal parameters are validated through dynamical experiment. It's the original thought to realize bistable energy harvesting through shallow spherical shell, and this technique has many advantages, such as large effective bandwidth, high output power and adaptation to miniaturization. This research develops the vibration energy harvesting technique which suitable to miniaturization and pave the way for its commercial process, and at the same time, enriches the stochastic dynamics theory of intelligent continuous systems.
电子元器件微型化导致其功耗大幅降低,从而激发了振动能量收集技术的迅猛发展。非线性能量收集技术,特别是双稳技术,在有效频宽和输出功率两方面都具有优势。本项目以浅球壳型非线性随机振动能量收集技术为研究对象,设计、表征、优化并试验验证之。该技术在理论上归结为机电耦合浅球壳的随机动态跳变机制,给出动态跳变频率和输出功率的概率特性;权衡外界振动环境的变化、平均功率及输出功率的时间分布密集度给出性能指标,在此基础上得出最优的浅壳尺寸和电极设计;通过动态试验验证其性能及优化参数的最优性。本项目首次将具本质双稳特性的浅球壳结构应用于振动能量收集,其优点在于:大的有效带宽,高的输出功率以及对微型化的适应性。研究成果发展了适宜微型化的宽带振动能量收集器件,为其工业化的实现奠定基础;并且丰富了智能连续结构的随机动力学理论。

结项摘要

振动能量收集技术越来越受到科学界及产业界的广泛关注,其中压电式振动能量收集器件是最广泛被采用的一种能量转化器件。而其中的非线性振动能量收集技术,特别是双稳技术,在能量收集方面具有显著优势。本项目以双稳非线性振动能量收集器件为研究对象,设计、优化并试验证实具有大的有效带宽和高的输出功率的随机振动收集技术。在理论上,建立了单稳和双稳振动能量收集器件随机响应的分析方法,发展了连续系统随机振动能量收集理论,并以性能指标最大为目标,对振动能量收集器件完成了优化;在实验上,针对双杆型振动能量收集器和柱壳型振动能量收集器,完成了结构优化并进行了实验验证。本项目的研究丰富了随机动力学理论,拓展了随机振动能量收集技术的后续研究方向,研究成果可应用于微型化宽带振动能量收集器件。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
强化现象启发的随机振动能量收集器优化设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    浙江大学学报(工学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    田燕萍;金肖玲;王永
  • 通讯作者:
    王永
浅球壳型双稳振动能量收集器件结构优化设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    彭利明;王永;黄志龙
  • 通讯作者:
    黄志龙
Probabilistic analysis of micro-film buckling with parametric uncertainty
参数不确定性微薄膜屈曲的概率分析
  • DOI:
    10.12989/sem.2014.50.5.697
  • 发表时间:
    2014-06
  • 期刊:
    Structural Engineering and Mechanics
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Ying, Zuguang;Wang, Yong;Zhu, Zefei
  • 通讯作者:
    Zhu, Zefei
Stochastic averaging for nonlinear vibration energy harvesting system
非线性振动能量收集系统的随机平均
  • DOI:
    10.1007/s11071-014-1527-6
  • 发表时间:
    2014-06
  • 期刊:
    Nonlinear Dynamics
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Ming Xu;Xiaoling Jin;Yong Wang;Zhilong Huang
  • 通讯作者:
    Zhilong Huang
Semi-analytical solution of random response for nonlinear vibration energy harvesters
非线性振动能量收集器随机响应的半解析解
  • DOI:
    10.1016/j.jsv.2014.11.043
  • 发表时间:
    2015-03-31
  • 期刊:
    JOURNAL OF SOUND AND VIBRATION
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Jin, Xiaoling;Wang, Yong;Huang, Zhilong
  • 通讯作者:
    Huang, Zhilong

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其他文献

考虑损伤效应的正交各向异性板的弹塑性静动力分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    应用力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    傅衣铭;田燕萍
  • 通讯作者:
    田燕萍
Nonlinear Dynamic Response and Vibration Active Control of Piezoelectric Elasto-plastic Laminated Plates with Damage
损伤压电弹塑性叠层板的非线性动态响应与振动主动控制
  • DOI:
    10.1177/1077546309103265
  • 发表时间:
    2009-06
  • 期刊:
    JVC/Journal of Vibration and Control
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    田燕萍;傅衣铭;王永
  • 通讯作者:
    王永
Nonlinear static/dynamic analysis for elasto-plastic laminated plates with interfacial damage evolution
具有界面损伤演化的弹塑性层合板的非线性静态/动态分析
  • DOI:
    10.1016/j.compstruct.2010.06.010
  • 发表时间:
    2010-12
  • 期刊:
    Composite Structures
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    田燕萍;傅衣铭;毛贻齐
  • 通讯作者:
    毛贻齐
Elasto-plastic buckling analysis of laminated plates including interfacial damage
层合板的弹塑性屈曲分析(包括界面损伤)
  • DOI:
    10.1007/s00419-009-0328-8
  • 发表时间:
    2010-06
  • 期刊:
    Archive of Applied Mechanics
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    田燕萍;傅衣铭
  • 通讯作者:
    傅衣铭
Nonlinear dynamic response of piezoelectric elasto-plastic laminated plates with damage
损伤压电弹塑性层合板的非线性动力响应
  • DOI:
    10.1016/j.compstruct.2008.02.019
  • 发表时间:
    2009-04
  • 期刊:
    Composite Structures
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    田燕萍;傅衣铭;王永
  • 通讯作者:
    王永

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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