压电桁架结构的可靠性分析

【摘要】：目前,对压电智能桁架的研究是崭新而有具有挑战性的研究领域。现有的研究主要围绕结构振动控制及变形控制而展开,很多其他方面的探索还有待于研究。由于压电材料结构系统具有很多不确定的因素,例如荷载的不确定性;结构中用的材料物理性能数据可能与提供的有所差异;名义尺寸也可能与实际结构不完全一致。因此,对压电桁架结构进行随机分析并评价其可靠性就显得非常有必要。本文在这方面作了一些尝试,主要进行压电桁架结构的静力可靠性分析、稳定可靠性分析和动力可靠性分析的研究。内容具体包含一下几个方面: 1、对由压电主动杆单元组成的桁架结构,建立其有限元分析模型,其中包括静力分析有限模型,稳定分析有限元模型和动力分析有限元模型。计算结构在机电耦合作用的内力响应; 2、研究压电材料的破坏机理,在静力和动力可靠性分析过程中,给出压电杆单元破坏的判断准则,分别写出压电杆单元由断裂破坏和击穿破坏引起的安全余量表达形式。在稳定可靠性分析中给出了由荷载系数构成的安全余量表达形式; 3、把压电材料的断裂强度、损伤电场强度、杆元截面面积、外载荷等为随机变量,采用Taylor展开随机有限元计算方法,通过对安全余量求偏导运算,对压电桁架结构系统进行可靠性分析;采用PNET法求出压电桁架结构系统的可靠性指标。 4、针对算例,编制程序计算机电耦合效应对压电桁架的可靠性指标的影响。