振动疲劳对压电悬臂板电激励响应的影响

针对压电智能结构的动力学设计,研究振动疲劳对双晶压电悬臂板电激励响应的影响。在电压激励下,测试压电悬臂板的自由端位移、致动层根部应变和传感层发电电压随振动循环次数的变化,分析激励电压幅值和电压波形对位移、应变及发电电压的影响,讨论位移响应、应变响应和发电电压响应随振动疲劳的变化情况。结果表明:在45~50 V的激励电压下,激励电压幅值越大,压电悬臂板的电致响应幅值下降越多,疲劳损伤速率越快;正弦波电压激励相较于三角波电压激励更容易导致振动疲劳;由于振动疲劳损伤的非线性,压电悬臂板疲劳损伤前后的位移?应变曲线斜率不再一致,而且疲劳损伤后共振时压电悬臂板根部应变降低。试验结果可为压电智能结构的动力学设计提供数据支撑。     

压电智能结构主动振动控制系统的优化设计

介绍了利用有限元分析软件ANSYS，对压电智能结构的主动振动控制系统进行优化设计的方法。并通过算例验证了这种方法的正确性和实用性。     

智能结构在厚壁梁振动控制中的应用研究

首先介绍了利用智能结构进行厚壁梁振动控制基本原理,然后具体分析了厚壁梁振动智能控制系统的组成,并详述了厚壁梁振动智能控制系统的实验.结果表明利用压电智能材料进行厚壁梁振动智能控制是可行的.     

基于PPF-DVFB算法的压电柔性机械臂振动主动控制研究

柔性机械臂的振动已经严重影响其定位精度和工作效率,为此,以单关节柔性机械臂为研究对象,基于LabVIEW平台和压电技术运用PPF-DVFB的算法来进行柔性机械臂的振动控制。首先介绍了PPF-DVFB算法原理,然后详细地论述了实验过程。实验结果表明,PPF-DVFB算法能有效的控制柔性机械臂的前两阶模态振动,控制效果接近14dB,相对于PPF方法,改善近4.5dB。     

基于模态空间控制的旋转圆盘振动主动控制

从模态空间的角度对旋转圆盘的振动主动控制进行了分析,考虑到旋转圆盘具有丰富的模态,本文将MIMSC（修改的独立模态控制）推广到旋转圆盘这种典型的分布参数陀螺系统,并综合了最优极点配置方法,实现了用少量的作动器来控制旋转圆盘振动的多个模态,对旋转圆盘进行的仿真表明了本文所提方法的有效性。     

基于ANSYS的机敏柔性梁主动振动控制的仿真研究

针对柔性结构主动振动控制系统，求出了压电作动器在梁上的作用力，利用ANSYS软件进行分析和仿真，得到了在不同控制力作用下悬臂梁自由端的幅频曲线。结果表明，通过合理配置压电传感器和作动器的位置、数目以及控制力的大小，可以对梁的振动起到最佳控制效果。     

考虑疲劳的压电振动能量收集器发电能力分析

针对压电振动能量收集器的振动疲劳问题,研究疲劳对压电悬臂梁发电能力的影响。以能量收集器用压电悬臂梁为研究对象,通过扫频模态试验和基础激励振动试验测得试验件的应变响应和电压响应。分析数据,讨论基础激励加速度与激振频率对应变响应和电压响应的影响。通过5×10⁵次疲劳循环加载前后试验件的应变响应和电压响应变化情况,研究疲劳损伤对试验件电压响应的影响。结果表明,不同激励环境对压电悬臂梁的疲劳损伤具有不同程度的影响,而压电悬臂梁的电压响应变化与因疲劳损伤导致的疲劳应变响应变化近乎呈正相关性。     

多层压电陶瓷变压器的振动与疲劳

低温共烧多层压电陶瓷变压器具有体积小、转换效率高、升压比高、无电磁辐射等优点,是传统电磁变压器在小功率仪器设备上理想的替代品.采用Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_3-Pb(ZrTi)O_3低烧瓷料,通过干法流延多层叠印技术制备出高性能多层压电陶瓷变压器样品,内电极银钯浆配比7:3.利用Polytec300-F扫描激光测振仪测试了多层压电陶瓷变压器沿长度伸缩振动的位移和模态.通过对压电变压器振动性能和升压比的测试,研究了器件性能衰减及疲劳特性.     

无凸轮内燃机伺服压电液压执行机构及其控制研究

为解决大部分可变气门控制器无法实现气门的完全可变性,提出一种包含压电和液压部件的伺服压电液压执行机构。采用自适应前馈控制器实现伺服压电液压执行机构的有效控制。构造伺服压电液压执行机构模型,建立伺服压电液压执行机构中压电结构、伺服活塞结构和液压结构的数学模型。设计一种包含2个前馈控制器和1个反馈控制器的自适应前馈控制器。采用MATLAB软件对伺服压电液压执行机构进行仿真,并与传统PI控制器的控制结果进行对比。结果表明:采用自适应前馈控制器的伺服压电液压执行机构的跟踪性能明显提高,跟踪误差减少约50%,控制电压范围也大大减小。该执行机构能很好地实现无凸轮内燃机气门的有效控制。     

多变量龙门铣床振动主动控制方法的研究

针对龙门铣床垂直滑枕容易发生颤振,导致加工产品精度下降的问题,对多变量龙门铣床振动主动控制的方法进行研究。对垂直滑枕的模态进行分析,观察其结构的模态形状,以研究其动态特性。采用多输入多输出系统中的自动功率谱及交叉功率谱求取其传递函数,并得到多变量传递函数的频域公式。利用多变量传递函数的奇异值信息,获取多变量系统的数学模型。通过H∞回路成形方法求取开环系统的补偿函数,在扰动系统鲁棒裕度值的基础上,求取稳定控制器模型,对龙门铣床垂直滑枕进行振动主动控制。采用所提方法及PID方法对不同激励信号下垂直滑枕产生的振动进行控制,结果表明：在方波及正弦波激励信号下,利用所提方法控制的最大振动幅度较PID方法控制的最大振动幅度分别减小了39.88%和37.21%。该方法对垂直滑枕的振动控制效果较好,能够提高龙门铣床工作时的稳定性     

一种主动液压激振系统振动信号的试验模态参数识别

为研究一种主动液压激振系统的振动特性,设计了基于管网激振的弹性板振动控制测试系统。采用三轴加速度传感器及信号采集卡对弹性板进行了振动测试,通过五点滑动平均法对振动信号进行了预处理并进行了FFT变换,采用最小二乘迭代法对弹性板空间方向振动的频响数据进行了试验模态参数的拟合及频域识别,为确定筛体的最佳振动频率提供了理论依据。     

热超声键合压电换能器的动力学特性

基于有限元方法和试验测试,研究了芯片封装用压电超声换能器的动力学特忡。借助ANSYS压电耦合和非线性接触分析功能,对换能器自由和约束状态下的振动特性进行了分析。探讨了超声能量在空间域、时域和频域的传递规律。由模态分析得到换能器的振动形式,通过谐响应分析提取其在正弦电压激励下的振动信息,经瞬态分析获得换能器的瞬态响应。结果表明,螺栓径向尺寸和预紧力影响换能器的模态分布和动态特性,压电晶堆加载电压的频率影响超声能量传递特性。通过键合试验考察了焊点质量与螺栓径向尺寸的关系。分析和试验结果为换能器设计和键合工艺优化提供了指导。     

热环境下FGM圆柱曲板的模态分析

以受横向简谐激励机械载荷和热载荷共同作用的、金属基陶瓷功能梯度材料圆柱曲板为研究对象,利用有限元软ANSYS对两边固支两边自由的功能梯度材料柱面曲板进行建模,并对其在热环境下进行模态分析。这里采用了比较适合薄板的SHELL99单元模型,给出不同几何和物理参数条件下FGM圆柱面曲板前8阶振动模态图,得到固其有频率,并且对前8阶模态做模态进行分析,结果发现圆柱曲板的模态振型主要有横向和扭转振动,其中前两阶模态以横向振动为主。分析结果为进一步的理论研究、对结构设计和参数优化提供了有效的依据。     

中间支承板精密加工变形的控制

采用振动、微振动处理技术对某产品中间支承板加工过程的变形控制进行了试验研究。结果表明：通过振动、微振动处理可以很好地解决大型薄板类零件精密加工过程的变形问题。     

通过电流反馈运放模拟电感实现压电分流阻尼系统

传统的压电分流阻尼系统控制振动一般采用电压反馈运算放大器来实现。为了提高压电分流阻尼系统的控制效果,提出新的基于电流反馈运算放大器的压电分流阻尼系统设计方法。以根部对位粘贴压电陶瓷片的两端固支梁结构为例,根据电流模理论设计了相应的分流电路。针对该结构的第三阶固有频率进行实验研究和分析,通过改变分流电路中的等效电感和等效电阻大小使其获得最佳控制效果,并与传统的基于电压运算放大器的压电分流阻尼系统进行对比。实验结果表明:采用新设计的控制系统抑制振动的效果比传统的控制系统抑制振动的效果提高了约8%。     

大型圆板类铸件试验模态分析

利用试验模态技术对锡林墙板进行模态分析,通过建立合理的网格模型,采用脉冲激励的方式获得传递函数,进而得到其低阶模态各种典型振型,为大型圆板类铸件振动时效工艺参数的制订提供了参考。     

基于局部模态特征结构修正的变速箱振动控制

针对齿轮箱结构设计中经常存在的局部模态不满足振动特性要求,需要快速而准确地获得控制振动所需结构的难题,提出了一种基于局部模态特征控制的齿轮箱结构优化方法,即:根据结构设计中出现的模态特征,基于局部模态频率与拓扑优化等的耦合分析,获得局部结构的模态控制与优化.仿真与实验结果表明:新方法能够快速有效的控制齿轮箱振动特性,为齿轮箱减振及结构优化设计提供了一条新的途径.     

输气管道矫正设备的模态试验与振动分析

针对煤炭采空塌陷引起的输气管道沉降问题,研发了一套输气管道智能矫正设备。采用SolidWorks和ANSYS Workbench工程软件对该设备进行了模态仿真分析,分析结果表明:智能矫正设备前6阶模态频率随阶数的提高呈递增趋势,并在设备的1、2、3、6阶出现扭转现象,此时传动模块的大轮上发生条状形变。在模态仿真分析后进行了模态试验,并将试验数据与仿真数据对比,得知智能矫正设备两种测验方法所得数据相差很小,证明了所得数据具有较强的可靠性。最后为了了解智能矫正设备的振动特性而进行了振动试验,试验结果表明:设备的振动频率集中在0.53、50.06、80.97、99.92、171.38、194.65 Hz附近,与设备固有频率相差甚大,保证了该智能矫正设备在运行时不会出现共振现象。     

压电纤维复合材料的发展、模拟及应用

压电材料同时具有驱动和传感性能,被广泛应用于各种智能结构中.圆形压电纤维复合材料和方形压电纤维复合材料作为两种新型压电复合材料,因其独特的结构而具有比压电陶瓷片更优异的性能.采用数值法和分析法对复合材料的结构参数及各组分材料性能进行评估从而预测复合材料的性能是目前的研究热点.压电纤维复合材料被广泛应用于振动及噪声控制、结构健康监测、结构变形及能量收集等领域,并能对上述领域的进一步发展发挥关键作用.     

径向振动匹配层换能器的设计参数及模态优化

设计基于匹配层外壳的径向振动换能器,分析匹配层材料、换能器直径、压电振子厚度对换能器模态振型的影响,并结合设计频率下最佳模态振型优化换能器设计参数。结果表明:树脂基匹配层显著提高换能器在空气介质中的发射效率。随着换能器直径减小、压电振子厚度增加,径向振动换能器激振效率提高。优化的换能器直径为100 mm,压电振子厚度为10 mm,在第三阶谐振频率为34 729 Hz时,可实现高效率、高质量振动辅助研磨加工。