一种混合能量收集器的频带拓展方法及系统

专利主权项内容

1.一种混合能量收集器的频带拓展方法，其特征在于，包括：根据轮轨振动时的频率分布构建混合能量收集器的动力学模型，根据所述动力学模型对所述混合能量收集器的频带进行分析，其中，所述混合能量收集器中包含第一拾振系统、第二拾振系统以及第三拾振系统；根据贝叶斯变分学习将不确定性引入所述动力学模型的注意力权重中，构建不确定混合能量收集器模型；通过有限元仿真生成的数据样本对所述不确定混合能量收集器模型进行训练，得到混合能量收集器的各级拾振结构的尺寸参数；根据所述各级拾振结构的尺寸参数对所述不确定混合能量收集器模型的结构参数进行求解，并根据求解结果对所述混合能量收集器中的各个拾振系统件仿真模拟，得到拓频后各个拾振系统的谐振频率，其中，所述根据所述各级拾振结构的尺寸参数对所述不确定混合能量收集器模型的结构参数进行求解包括：第一拾振系统的弹性系数等效为四个具有双端引导边界条件的折叠梁弹性系数之和；设折叠支撑梁中，有n段横梁，对应存在n-1段竖梁，其中，各段的梁弯矩和扭矩计算公式为：
，
，
，式中，为折叠梁中横梁的弯矩，/>为绕Y轴的平衡弯矩，/>为Z轴方向的力，/>为横梁编号，/>为横梁长度，/>为弹簧梁的型变量，/>为横梁的扭矩，/>为绕X轴的平衡扭矩，/>为竖梁的弯矩，/>为，/>为竖梁的扭矩，/>为竖梁编号，/>为竖梁长度，/>为n-1段竖梁的弯矩；由于各段梁的横截面积均相等，则横梁关于y轴和竖梁关于x轴的惯性矩相等，即；整个梁的总变形表示为：
，式中，为沿Y轴的扭转系数，/>为矩形截面的扭转系数，/>为弹性模量，/>为剪切弹性模量，/>为沿X轴的扭转系数，/>为n-1段竖梁的弯矩，/>为n-2段竖梁的扭矩；其中，计算矩形截面的扭转系数的表达式为：
，式中，为厚度，/>为宽度，/>为弹性系数；计算剪切弹性模量的表达式为：
，式中，为泊松比；在力作用下，梁末端在Z轴方向的变形量的表达式为：
，式中，为Z轴方向的变形量，/>为Z方向的弹性系数，/>为Z轴方向力；根据在力作用下，梁末端在Z轴方向的变形量计算得到第一拾振系统中的线性弹性系数/>，其中，计算第一拾振系统中的线性弹性系数/>的表达式为：
，将第二拾振系统中的支撑梁看成是竖梁长度相等的折叠梁，U型支撑梁中，各段梁的弯矩和扭矩的计算公式为：
，
，
，
，式中，为绕Y轴的平衡弯矩，/>为第s1处扭矩，/>为第l1处横梁弯矩；整个U型支撑梁的总变形的表达式为：
，式中，为s1处横梁弯矩，/>为s1处关于Y轴扭转系数，/>为s3处关于Y轴扭转系数，/>为s3处关于X轴扭转系数，/>为s2处弯矩，/>为s2处横梁扭矩，/>为s2处关于Y轴扭转系数，/>为s2处关于X轴扭转系数，/>为第n段横梁弯矩，/>为第n段扭矩，/>为l1处关于X轴扭转系数，/>为l1处关于Y轴扭转系数，/>为l2处横梁弯矩，/>为l1处横梁扭矩，/>为l2处关于X轴扭转系数，/>为l2处关于Y轴扭转系数；其中，，
，
，
，推导出第二拾振系统中的线性弹性系数为：
，式中，为n段剪切弹性模量，/>为数梁宽，/>为竖梁长度；将第三拾振系统中的支撑梁梁末端分为绕X轴的扭矩和Y轴的弯矩/>，各段梁的弯矩和扭矩分别为：
，式中，为l处扭矩，/>为s处扭矩，/>为l处弯矩，/>为Y轴的弯矩，/>为s处弯矩，/>为c处弯矩；同理推导出第三拾振系统中的线性弹性系数的表达式为：
，式中，为s处弹性模量，/>为c处弹性模量，/>为c处剪切弹性模量，/>为l处剪切弹性模量，/>为l处弹性模量，/>为t处弹性模量，/>为t处剪切弹性模量，/>为s处剪切弹性模量，/>为r处弹性模量，/>为i处弹性模量，/>为i处剪切弹性模量。