压电智能悬臂梁的被动与主动振动控制研究

【摘要】： 近年来，压电材料作为一种新型的智能材料，以其良好的机电耦合特性，在结构振动控制领域得到了广泛应用。其应用于结构主动振动控制领域的研究，在国外和国内都开展了很多工作，但对于压电传感器和作动器的布局和尺寸优化方面的研究相对较少；而压电材料应用于结构被动振动控制的研究工作只在国外研究较多，国内此项研究还处于起步阶段。 本文的研究工作主要由两部分组成：1．对压电分流阻尼系统应用于柔性悬臂梁的被动振动控制进行了初步的理论和实验研究，这是本文研究工作的主要部分：2．对压电材料应用于结构的主动振动控制以及对压电作动器布局和尺寸的优化设计进行了理论研究，并进行了压电智能悬臂梁主动振动控制的计算机仿真。 本文的研究工作安排为如下六章： 第一章．在查阅了大量文献的基础上，综述了压电材料的特性和种类以及压电材料的工程应用，尤其是在结构振动控制领域的应用。 第二章．分析了压电陶瓷的力学和电学性能，阐述了它的正、逆压电效应，推导了压电陶瓷的压电方程。 第三章．研究了利用压电分流阻尼系统进行压电智能悬臂梁被动振动控制的方法，分析了压电分流阻尼系统的机械阻抗，并通过传递函数方法对RLC串联压电分流谐振电路元件的参数进行了优化，以使压电分流阻尼系统的阻尼效果达到最优。 第四章．在压电分流阻尼被动振动控制理论分析的基础上，进行了悬臂梁在初始扰动下的瞬态振动响应控制和持续激励下的稳态振动响应控制实验，从而验证了压电分流技术应用于被动振动控制的可行性和有效性。 第五章．研究了压电智能悬臂梁的主动振动控制方法，进行了压电作动器布局和尺寸的优化设计，并通过计算机仿真说明了主动振动控制方案和优化设计的可行性和有效性。 西北工业大学硕士学位论文 第六章.对全文的研究工作进行了全面的总结，并展望了今后压电材料应用 于结构振动控制的研究方向和研究内容。 本论文的研究得到国家自然科学基金(项目编号:50375122)的资助。