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周期压电梁弯曲振动带隙研究

储建文  
【摘要】:周期结构是由两种或两种以上在空间上周期性复合而成的具有带隙特性的结构。当弹性波的频率落在带隙范围内时,弹性波不能在周期性结构中传播;当弹性波的频率落在通带范围内时,则会传播到整个结构。周期结构的这种带隙特性为工程结构的减振、隔震、降噪和振动控制提供了一种全新的思路和技术途径,已引起大家广泛关注。基于此,本文以周期性结构基本理论为基础,将压电材料引入到土木工程中常见的梁中形成周期压电梁结构,并采用理论推导与有限元模拟相结合的方法,对结构的振动带隙和动力响应进行了分析。主要研究内容如下: 1.基于Bloch-Floquet定理和弹性动力学理论,采用传递矩阵法推导了周期压电梁弯曲振动带隙的计算公式,讨论了材料的物理参数、截面高度比和压电片与周期尺寸比对周期压电梁带隙的影响。 2、用有限元ANSYS软件对有限周期压电梁进行了动力响应分析,研究了周期数对有限周期结构带隙的影响,结果表明:周期压电梁在带隙范围内对弹性波具有良好的抑制作用。 3、将主动调节的方法引入到周期压电梁中形成粘贴式、嵌入式周期压电梁,讨论了反馈控制增益G对带隙形成的影响,结果表明:主动调节对带隙的控制具有较好的效果,而且调节方便。


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