收藏本站
《大连理工大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

压电智能结构的有限元仿真与实验研究

刘小顺  
【摘要】: 压电智能结构以压电材料作为执行器,充分利用了压电材料的响应速度快,性能稳定等优点,在航空航天领域有着重要的应用前景。叉指型电极压电纤维复合材料除了具有压电陶瓷的性能外,充分利用了压电常数d33高的优点,增加了各向异性的驱动性能,在智能结构中有着广泛的应用。本文将叉指型压电纤维复合材料作为执行器,将其用于智能悬臂梁结构和盒段结构,对它们组成的智能结构进行有限元仿真和实验研究。由于叉指型电极的尺寸与结构尺寸差别大,网格划分困难,导致有限元仿真十分复杂;同时压电智能结构的响应滞后特性使其在实际应用受阻。为此,本文主要做了如下工作: 首先,通过分析逆压电本构方程,将压电材料应变进行分解,将压电应变比拟为机械载荷,建立了压电纤维复合材料的比拟应力分析方法。并用该方法对0°铺层和45°铺层的压电智能悬臂梁结构进行静态位移仿真。 随后,设计了压电智能结构的实验平台,包括软件和硬件的设计。同时利用上述实验平台对仿真结果进行验证,根据实验结果引入修正系数用以减少压电纤维复合材料的迟滞性能对仿真结果的影响。并进一步的探讨了电压幅值、电压保持时间、电压增幅和正弦信号频率对压电智能悬臂梁结构的响应滞后的影响。 最后,利用修正后的比拟应力方法对盒段结构进行仿真,包括静态和动态分析。动态分析采用Newmark-β方法,得到不同电压信号下的滞后曲线,并且与实验结果进行了对比。同时进一步研究了电压幅值、电压保持时间、电压增幅和正弦信号频率对盒段结构位移滞后的影响。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB381

手机知网App
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 任昊轶;压电智能悬臂梁的主动控制方法研究[D];大连理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马治国,闻邦椿,颜云辉;智能结构的若干问题与进展[J];东北大学学报;1998年05期
2 林西强,任钧国;含压电片层合板的静变形控制[J];固体力学学报;1998年04期
3 崔玉国,孙宝元,董维杰,杨志欣;压电陶瓷执行器迟滞与非线性成因分析[J];光学精密工程;2003年03期
4 王社良,苏三庆,蒋险峰;压电类智能结构的力学特性及其工程应用[J];工业建筑;2000年03期
5 张森;王臻;刘孟华;周琦;;光纤传感技术的发展及应用[J];光纤与电缆及其应用技术;2007年03期
6 李敏;陈伟民;贾丽杰;;压电纤维复合材料铺层用于翼面设计的驱动特性与刚度影响[J];航空学报;2010年02期
7 钟志俊;“DD”电阻应变片的工作原理及其应用[J];基建优化;1995年01期
8 丁皓江,池毓蔚,国凤林,侯鹏飞;压电材料轴对称有限元分析[J];计算力学学报;2000年01期
9 曹宗杰,闻邦椿,陈塑寰;含压电材料智能结构动态特性的研究[J];计算力学学报;2001年03期
10 赵寿根,程伟;1-3型压电复合材料及其研究进展[J];力学进展;2002年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 徐玲芳;1-3型PZT5/epoxy resin压电复合材料的制备、结构与性能研究[D];武汉理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 刘永刚;基于ANSYS的交叉指形电极压电纤维复合材料仿真研究[D];南京航空航天大学;2005年
2 陈玲玲;典型机翼盒段静力破坏过程的数值仿真[D];南京航空航天大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙清池,左孝杰,徐庭献,王裕斌;压电位移材料电场E_3和应变S_1的关系[J];兵器材料科学与工程;2001年03期
2 杨明,梁大开,万鹏飞;多重分形的智能材料损伤诊断应用[J];兵器材料科学与工程;2004年02期
3 陈顺祥;沈志辉;李克;;一种分析SRM纤维缠绕结构可靠性的方法研究[J];兵器材料科学与工程;2006年02期
4 姚战军;郑坚;倪新华;;稀疏颗粒增强镍基复合材料的应力场及损伤分析[J];兵器材料科学与工程;2007年02期
5 姚战军;黄坚;杜月和;戴汇川;;复合材料细观损伤研究[J];兵器材料科学与工程;2010年01期
6 钟国辉;倪新华;刘协权;李宝峰;赵磊;孙涛;;含脱粘界面陶瓷颗粒增强金属基复合材料的弹性常数预报[J];兵器材料科学与工程;2010年04期
7 吴金刚;谭忠盛;吴景华;;规划求解法研究热机碎岩胎体配方[J];北京交通大学学报;2006年01期
8 夏文婧;韩嵘;;弯曲型梯度压电悬臂梁受外加电场作用时的解析解[J];北京交通大学学报;2007年01期
9 罗九林;李爱民;董原生;张仕新;;动力-传动装置中心线校正仪设计[J];车辆与动力技术;2010年03期
10 郭谆钦,杨拥民,杨光瑜;基于PZT的故障监测技术研究[J];兵工自动化;2002年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙舒;曹树谦;;压电材料迟滞特性建模研究[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
2 尚伟;蒋持平;;复合材料有效热导率的单胞有限元分析[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
3 徐红星;骆英;陶宝祺;;关于PZT驱动性能的研究[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
4 应祖光;;平面应变轴对称压电圆柱壳的随机响应[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
5 杜善义;;先进复合材料及其在航空航天中应用[A];固体力学进展及应用——庆贺李敏华院士90华诞文集[C];2007年
6 潘颖;丁雁生;蔡瑞娇;;复合材料中增强粒子与基体的微观应力和残余应力分析[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(下册)[C];2008年
7 孙霆;田晓耕;陈力;沈亚鹏;;参数随温度变化的压电材料瞬态热冲击问题研究[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年
8 贾兵;孙志峻;;超声制动器的研制[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年
9 柯敏勇;陈松;宋智通;刘海祥;洪晓林;;高强混凝土徐变过程的细观力学数值分析[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
10 姚林泉;陈富军;刘昕;;压电层合板屈曲分析的HRBF无网格法[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王希花;基于压电陶瓷迟滞非线性建模及控制系统的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 吴云良;扫描近场光学显微镜若干关键技术研究[D];中国科学技术大学;2010年
3 杜景红;凝胶注模成型法制备1-3型PMN-PZT/环氧树脂压电复合材料研究[D];昆明理工大学;2009年
4 韩嵘;水泥基压电智能器件特性分析[D];北京交通大学;2010年
5 鲁江;碳纳米管/Lyocell纤维的研制及其应用初探[D];东华大学;2010年
6 钱锋;层合压电智能结构振动主动控制数值模拟及其优化[D];合肥工业大学;2011年
7 曲磊;多场耦合电磁弹性体的基本理论与计算方法研究[D];合肥工业大学;2011年
8 曹靖;碳纤维增强复合材料加固钢结构理论分析和实验研究[D];合肥工业大学;2011年
9 马玉婷;压电管式复合驱动器及其应用研究[D];中国科学技术大学;2011年
10 王晓东;古代夯土建筑动力响应及抗震保护[D];兰州大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周阵阵;基于细观力学方法的脆性基体短纤维复合材料性能预报[D];安徽工程大学;2010年
2 荆宜青;QCM检测仪系统软件的优化设计与实现[D];郑州大学;2010年
3 徐广涛;二维压电/电磁介质混合广义不连续位移—基本解方法[D];郑州大学;2010年
4 邵海洋;结晶聚合物细观力学分析[D];郑州大学;2010年
5 杜士锋;新型磨针机振动给料结构研究[D];郑州大学;2010年
6 董泽民;基于VCFEM的颗粒增强高聚物宏细观双尺度模拟[D];郑州大学;2010年
7 安进华;森林消防炮专用灭火弹结构及动力学研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 阳光辉;多普勒全光纤速度传感器的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 党永;非谐振压电叠堆发电特性研究[D];大连理工大学;2010年
10 陈凤;基于精细积分法的压电智能结构振动最优控制[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李继威;张勇;陈继春;;压电材料在飞行翼形控制方面的一些应用[J];电子元件与材料;2009年06期
2 蒋海涛;颜令辉;;智能材料在飞行器翼面结构中的应用探索[J];飞航导弹;2008年01期
3 林孔容;关于分数阶导数的几种不同定义的分析与比较[J];闽江学院学报;2003年05期
4 高西汉,陈尧生;干涉法测量压电材料的复压电常数[J];光学学报;1995年11期
5 葛化敏;周杏鹏;李宏胜;;分数阶PI~λD~μ控制器的设计与实现[J];工业仪表与自动化装置;2009年01期
6 赵寿根;王静涛;黎康;刘一武;;1-3型压电纤维主动薄壁梁扭转特性[J];航空学报;2009年06期
7 李敏;陈伟民;贾丽杰;;压电纤维复合材料铺层用于翼面设计的驱动特性与刚度影响[J];航空学报;2010年02期
8 耿英;方勃;耿辉;范红;;压电材料在振动主动控制中的应用[J];机电产品开发与创新;2007年05期
9 安宁;邱玮炜;戚烜;;智能控制综述[J];技术与市场;2010年05期
10 杨树莲;侯志强;任勇生;王灿林;;风力机叶片气动弹性和颤振主动控制研究进展[J];机械设计;2009年09期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王波;点式压电智能结构振动控制方法改进的研究[D];重庆大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 杨全洁;压电驱动器用于盒段结构振动主动控制研究[D];西北工业大学;2006年
2 季宏丽;智能结构的自感知主动振动控制以及半主动振动控制的研究[D];南京航空航天大学;2007年
3 宋宇;压电纤维执行器驱动的智能结构的数值仿真与实验研究[D];大连理工大学;2008年
4 王静;基于压电SSA的悬臂梁振动主动控制技术研究[D];吉林大学;2009年
5 王爱武;基于LaRC-MFC致动器的振动主动控制研究[D];大连理工大学;2009年
6 杨明刚;压电悬臂梁系统振动控制研究[D];江南大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吕永桂;魏燕定;吕存养;陈定中;李国平;程耀东;;悬臂板振动控制传感器/致动器优化配置[J];兵工学报;2006年01期
2 邱艳芹;刘军;孟献丰;颜平;骆英;;1-3型压电纤维复合材料的制备及性能研究[J];材料工程;2007年S1期
3 韩西,钟厉,李博;有限元分析在结构分析和计算机仿真中的应用[J];重庆交通学院学报;2001年S1期
4 欧进萍,关新春;土木工程智能结构体系的研究与发展[J];地震工程与工程振动;1999年02期
5 钱振东,黄卫,朱德懋;振动控制中压电传感/驱动器的位置评估[J];东南大学学报;1999年03期
6 李长江,陆萍,魏磊磊;大型复杂结构件的三维建模和试验仿真[J];锻压装备与制造技术;2004年06期
7 蔡鹤皋,孙立宁,安辉;压电/电致伸缩微位移器件与应用(下)[J];高技术通讯;1994年06期
8 李邓化,李光;1-3型压电复合材料的机械品质因素[J];功能材料与器件学报;2004年01期
9 李芳,张吉才,杜文才;用差热分析(DTA)法对环氧树脂固化条件的研究[J];光谱实验室;2001年03期
10 万强,田晓耕,沈亚鹏;半无限长压电杆的瞬态热冲击问题[J];固体力学学报;2003年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘琳波;医用超声内窥镜探头设计及实时图像数字扫描变换的研究[D];天津大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 葛明桥;新型差别化纤维复合材料的气流加工技术[J];江苏纺织;2002年02期
2 苑金生;纤维复合材料在桥梁工程中的应用[J];玻璃纤维;2000年04期
3 周淑玲;纤维复合材料在医学的应用[J];天津纺织科技;2000年01期
4 冯超杰;;新型纺织纤维复合材料:乌拉草纤维[J];科技资讯;2008年34期
5 冯超杰;;新型纺织纤维复合材料——乌拉草纤维[J];科学决策;2008年12期
6 Jrg Neuber;Christian Vogel;缪炳祺;;CAX技术在纤维复合机构研制过程中的应用[J];工程设计学报;2009年03期
7 虎恩典,樊静波;微型计算机在纤维复合材料组织分析中的应用[J];宁夏工学院学报;1994年Z1期
8 周祝林;徐健;;纤维复合材料的方向性性能及与强度准则的关系[J];玻璃钢;2001年04期
9 赵福祥,魏蔚,刘康,汪荣顺;纤维复合材料在低温容器内支撑结构中的应用[J];低温工程;2005年03期
10 王健;周世平;俞建树;唐敏;王耀东;李季;徐惠军;;热处理条件对Au合金/19Ni复合材料性能的影响[J];稀有金属材料与工程;2006年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周祝林;吴妙生;易洪雷;吴伯明;;纤维复合材料薄层板压缩性能试验方法评论[A];复合材料:创新与可持续发展(上册)[C];2010年
2 聂佳祺;张浩;贾玉玺;;纤维复合材料层内增刚的数值模拟[A];2010年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(下册)[C];2010年
3 王晓霞;贾玉玺;王成国;;纤维复合材料固化成型过程中的变形分析[A];2010年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(下册)[C];2010年
4 李国清;陈传尧;胡元太;胡鹏;;压电智能结构的等效电系统及其动力分析[A];计算力学研究与进展——中国力学学会青年工作委员会第三届学术年会论文集[C];1999年
5 殷学纲;李玉刚;黄尚廉;;点式压电智能结构的有限元模型修改[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
6 程伟;赵寿根;孙博华;;交叉指形电极压电纤维复合材料及其均匀场理论修正解[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
7 叶李薇;李慧慧;闫寿科;;无定形基体/iPP纤维复合材料中β相的再结晶行为[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
8 肖加余;曾竟成;梁重云;王春齐;王兴业;刘凤荣;;重视高性能天然纤维复合材料性能研究与制品开发[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
9 陈富利;蒋持平;;含涂层椭圆截面纤维复合材料传热性能预测[A];北京力学会第15届学术年会论文摘要集[C];2009年
10 王广健;尚德库;胡琳娜;;纤维复合材料的制备及其性能研究[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;纤维复合材料[N];中国包装报;2005年
2 范凯;我国高性能纤维复合材料需求强劲[N];中国建材报;2011年
3 苏薇;汉高纤维复合材料减轻飞机材料重量[N];中国建材报;2008年
4 木言;木质纤维复合材料走俏国际市场[N];中国建材报;2007年
5 北京首证;中小板又添新军[N];证券时报;2006年
6 仲宣;中材科技特种纤维复合材料国家级重点实验室通过建设计划可行性评审[N];中国建材报;2008年
7 陈志斌;中材科技股份有限公司A股成功上市[N];中国建材报;2006年
8 国海证券 卜忠东;中材国际 盈利能力较强[N];中国证券报;2007年
9 苏宗;江苏复合材料产业大摸排[N];中国建材报;2006年
10 浙江 张培君;压电式电子门铃[N];电子报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙占英;天然纤维复合材料性能改善及性能预测[D];华东理工大学;2010年
2 张昆华;大变形制备Ag/Ni纤维复合电接触材料研究[D];昆明理工大学;2009年
3 蒋树农;压电俘能器和变压器的结构优化设计[D];中南大学;2010年
4 周晚林;压电智能结构冲击荷载及损伤识别方法的研究[D];南京航空航天大学;2005年
5 潘成亮;螺旋电极式压电驱动器及其应用研究[D];中国科学技术大学;2010年
6 谢建宏;压电智能结构损伤检测及其传感器优化配置的研究[D];东南大学;2005年
7 李双蓓;压电智能结构分析的新方法研究及其应用[D];广西大学;2012年
8 钱锋;层合压电智能结构振动主动控制数值模拟及其优化[D];合肥工业大学;2011年
9 庄玲;基于三维图像序列的左心室分割与运动联合估计[D];浙江大学;2008年
10 刘强;三维振动主动隔离智能结构中的若干关键技术研究[D];南京航空航天大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘小顺;压电智能结构的有限元仿真与实验研究[D];大连理工大学;2010年
2 马志垒;纤维复合材料冲击数值分析[D];郑州大学;2010年
3 马志垒;纤维复合材料冲击数值分析[D];郑州大学;2010年
4 胡波;聚乙烯/天然纤维复合材料的性能与研究[D];湖北工业大学;2012年
5 李干;激光辐照下纤维复合材料宏—细观效应的数值模拟研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 张程锦;天然纤维复合材料用偶联剂[D];华南理工大学;2010年
7 周覃一;木纤维和添加剂对水泥基纤维复合材料性能影响的初步研究[D];中国林业科学研究院;2010年
8 邓力元;基于SOGFCMAC模糊神经网络的太阳能帆板振动主动控制研究[D];南京航空航天大学;2008年
9 王二成;压电智能结构神经网络预测控制[D];河北工程大学;2008年
10 袁华;智能压电柔性板多输入多输出振动主动控制研究[D];南京航空航天大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026