扬州大学徐鹏程获国家专利权
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龙图腾网获悉扬州大学申请的专利一种摩擦纳米发电机的力电耦合分析方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115208232B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-22发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210935520.6,技术领域涉及:H02N1/04;该发明授权一种摩擦纳米发电机的力电耦合分析方法是由徐鹏程;沈辉;关栋;李竞;张纯;田逸清设计研发完成,并于2022-08-04向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种摩擦纳米发电机的力电耦合分析方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种摩擦纳米发电机的力电耦合分析方法,包括以下步骤:将两片摩擦纳米发电机安装到实验台上,使两片发电机能发生接触和分离运动,对其进行力学和电学测试,得到受力和位移间的关系图以及电压输出数据;分别建立两片摩擦纳米发电机在接触和分离时的键合图模型,推导出系统状态方程;通过实验数据求取键合图模型中对应的具体参数数值,代入状态方程求解数学模型,将键合图模型转化为对应的方块图;结合数学模型和方块图,建立仿真模型,得到仿真电压数据,将仿真电压数据和电压输出数据进行比较,验证键合图模型的有效性;分析键合图模型的不同参数,得到不同参数对摩擦纳米发电机输出性能产生的影响;本发明能简便分析出发电机的工作机理。
本发明授权一种摩擦纳米发电机的力电耦合分析方法在权利要求书中公布了:1.一种摩擦纳米发电机的力电耦合分析方法,其特征在于:包括以下步骤, 将两片摩擦纳米发电机1安装到实验台上,使两片发电机能发生接触和分离运动,对其进行力学和电学测试,测试时两片摩擦纳米发电机1发生接触和分离运动,得到受力和位移间的关系图以及摩擦纳米发电机1的电压输出数据; 分别建立两片摩擦纳米发电机1在接触和分离时的键合图模型,推导出系统状态方程; 将键合图模型转化为对应的方块图,结合方块图和实际运行条件,建立摩擦纳米发电机1动态仿真模型; 通过实验数据来求取键合图模型所对应的具体参数数值,代入动态仿真模型,得到仿真实验中的电压数据,将仿真实验中的电压数据和实际实验得到的电压输出数据进行比较,验证键合图模型的有效性; 分析键合图模型的不同参数,得到不同参数对摩擦纳米发电机1输出性能产生的影响; 两片摩擦纳米发电机1接触时的键合图模型为, 设系统状态变量X=[p2q5q9]T,输入变量U=[Se1]; 各储能元件特性方程如下: 各阻性元件特性方程如下: 由因果关系和功率流方向得到的流方程、势方程如下, 其中,f2=f3=f4,e4=e5=e6=e7,f7=f8=f9; Se1为摩擦纳米发电机1接触过程的势输入机械力,I2为摩擦纳米发电机1在接触前储存的能量m1为摩擦纳米发电机1的质量,p2为摩擦纳米发电机1具有的动量,R3为摩擦纳米发电机1接触前克服空气阻力消耗的能量,C5代表两块摩擦纳米发电机1接触的瞬间,两块摩擦纳米发电机1表面发生弹性形变储存的能量,R6为接触瞬间产生的塑性变形、声波以及惯性能量消耗的能量,e6为R6部分能量的统一势变量力,R8为接触瞬间接触放电消耗的能量,C9为接触瞬间产生的接触电荷,e3为空气阻力的势变量力,e4为键合图模型4号键的势变量,e5为弹性变形储能的势变量力,e7和f7分别为接触键合图模型7号键的势变量和流变量,表示能量流动方向,e8为发生接触放电的势变量电压,f2为摩擦纳米发电机1储存能量的流变量速度,f3为空气阻力的流变量速度,f4为键合图模型4号键的流变量,f8为发生接触放电的流变量电流,f9为接触电荷的流变量电流,k2为恢复弹性变形过程中的弹性系数,q11为恢复弹性变形中的广义位移,p12为分离过程中摩擦纳米发电机1的广义动量,分别为状态变量p2、q5、q9的一阶导数; 接触时的系统状态方程为, 其中,k1为发生弹性变形的弹性系数,p2、q5、q9分别为键合图元2的广义动量、键合图元5的广义位移和键合图元9的广义位移,分别为状态变量p2、q5、q9的一阶导数。
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