悬臂式压电振子宽频发电装置设计及测试

为了提高压电材料的发电量和发电效率,设计了一种悬臂式压电振子宽频发电装置.首先,对单个压电振子进行电压输出和相频特性分析,得出影响电压输出的影响因素.然后,对双压电振子整流后串/并联进行电压输出特性分析,当两压电振子串/并联整流后,输出的电压为两个压电振子输出电压的较大值且频宽增大.最后,对4个压电振子进行发电实验测试...     

ANSYS的两自由度宽频压电能量收集装置性能分析

以两自由度宽频压电能量收集装置为研究对象,基于ANSYS对其进行有限元分析,将两自由度压电振子与单自由度压电振子和二元阵列压电振子进行对比.将这三种结构在相同的参数条件下进行模态分析以及谐响应分析,证明两自由度压电悬臂梁能起到拓宽频宽的作用.     

复合压电振子粘接层及粘接工艺的研究

研究并解决了压电晶片和粘接材料的选择、粘接层厚度的影响和控制工艺等制作复合压电振子中的技术难题 .阻抗频率特性测试的结果表明 ,复合压电振子呈三频特性 ,从而为研制双层压电结构超声波传感器奠定了良好的基础 .     

压电振子的滤波特性及对两种信号的响应分析

从理论上分析了压电振子的滤波特性和驱动原理,阐述了方波和正弦波驱动压电振子的优缺点,并通过实验分析了两种压电振子对方波和正弦波的不同响应。结果表明:压电振子的滤波程度与振动模态有关;方波的高次谐波对压电振子响应的影响很小,可忽略不计。     

圆柱导体V型振子天线输入抗阻的计算

用静电学修正等效传输线法,对圆柱导体V型振子天线输入阻抗进行分析与设计,避免了复杂的数学运算又具有较好的准确性。     

复合梯形压电悬臂梁能量收集器的特性研究

为了拓宽压电能量收集器的工作频带宽度并改善低幅值激励频率条件下的能量收集效率,本文将梯形悬臂梁应用到多悬臂梁压电能量收集器结构设计当中。依据梯形悬臂梁的尺寸及末端附加质量,通过双压电晶片与弹性基梁的等效化处理,计算和推导了系统的共振频率和传递函数,从而建立单梯形悬臂梁横向振动的数学模型,在此基础上分析推导了复合梯形压电能量收集系统模型。研究结果表明:复合梯形悬臂梁结构有效地拓宽了工作频带,更容易实现与环境振动频率的匹配共振从而提高发电效率。本文研究为优化多悬臂梁能量收集器的设计和应用具有重要的借鉴意义。     

城市住宅设计的L型时代

本文分析了在L型时代初期中国城市住宅特有的转型期特征和我国居民居住意识的发展变化与多样性。讨论它对我国城市住宅设计及其未来的影响并与国外状况作了相应比较。     

低干缩延性材料-混凝土复合梁抗弯性能

为研究延性材料对普通混凝土的增强增韧效果,本文采用低干缩高延性纤维增强水泥基复合材料(LSECC)与普通混凝土复合的方式,从试验与模拟两个方面研究了复合梁的抗弯性能．结果表明,在梁底复合低干缩延性材料后不仅可以提高梁的抗弯承载能力,还大幅提升了梁的延性．当LSECC的强度比上层混凝土的强度高时,复合梁的峰值荷载受LSECC层厚的影响明显,随着层厚的增加而增大．当上层混凝土的强度较高时,复合梁的峰值荷载随LSECC层厚度的变化不明显．基于开裂强度和材料应力裂纹宽度关系的抗弯模型可良好地预测不同材料复合梁的弯曲性能,模型结果与实测值吻合良好,可用于组合结构优化设计．     

压电悬臂梁振动的模态控制

结合有限元分析方法与模态控制来抑制悬臂梁的振动.采用有限元分析方法研究悬臂梁的动态特性,建立其动力方程.在悬臂梁振动时应力最大或次最大处的上、下表面同位配置压电片,作为抑制悬臂梁振动的致动器.基于模态控制方法,设计了模态传感器和模态致动器.采用模态速度负反馈进行反馈控制,以此计算出各个作为致动器的压电片的控制电压,以抑制悬臂梁的振动.通过算例进行数值仿真,结果表明,以此方法布置压电片和输入控制电压,能迅速抑制悬臂梁的振动,可单独或同时控制几阶模态振动.     

虚悬臂梁法和梁位移可视化

提出计算梁位移的虚悬臂梁法,对梁的挠度和转角进行可视化分析.利用变形等效概念将非固端杆件转化为虚悬臂梁,推导了梁段内转角和挠度的计算通式,给出了梁的截面转角曲线和挠曲线程序化、可视化解法.编写基于MATLAB的程序VoB(Visilization of Beams),给出算例.与其他多种计算梁位移的方法相比该法易于编程,可求出任意截面的挠度和转角方程和绘制位移曲线,特别适用于在多种载荷下梁的位移可视化分析.     

用于压电悬臂梁的PZT厚膜的溶胶-凝胶制备及表征

研究了一种用于制备硅基压电悬臂梁的PZT厚膜溶胶-凝胶工艺.该工艺通过采用交替旋涂法,将PZT溶胶与PZT纳米粉混合形成浆料,再和澄清PZT溶胶交替涂覆在Au/Cr/SiO2/Si的硅基悬臂梁结构上,当达到所需的厚度后再进行热处理.实验证明,热处理温度在650℃,处理时间15 min时,XRD结构表征显示PZT厚膜获得钙钛矿相结构,SEM中厚膜断面清晰,表面紧密、均匀、平整.铁电性能测试表明矫顽场为50kV/cm,饱和极化强度为54μC/cm2,剩余极化强度为30μC/cm2.同时,硅基悬臂梁结构采用典型的半导体光刻工艺,利用BHF/HCl溶液成功地刻蚀了PZT厚膜,并运用微机械加工技术刻蚀出硅悬臂梁结构.     

正交异性悬臂梁在均布荷载作用下的弹性应力解

利用弹性理论,推导了悬臂梁在均布荷载作用下,考虑其各向异性时应力分量的解析解。得到的解析解对于研究悬臂梁具有重要的指导作用。     

导电悬臂梁磁弹性弯曲的辛解答

在弹性力学平面直角坐标辛体系中,采用Hamilton理论和分离变量法,对非铁磁介质导电悬臂梁,通入电流并在外部电磁场作用下的弯曲问题进行了研究。求解了悬臂梁在受洛仑兹力作用时挠度与应力状态的辛解答,并讨论了相关参数的变化对梁挠度和应力状态的影响,从而扩展了磁弹性领域的求解方法。     

阶跃载荷作用下变截面悬臂梁的弹塑性响应模式

利用有限差分离散控制方程进行数值分析，研究了阶跃载荷作用下变截面悬臂梁的弹塑性动力响应。通过对不同阶跃载荷作用下，响应各时刻弯矩分布规律的细致分析，清晰地阐明了变截面悬臂梁的弹塑性动力响应模式。研究表明，对于中载工况，整个响应过程只在梁根部形成塑性铰；对于高载工况，响应过程在梁跨中形成塑性铰的基础上，还增加了在半梁左侧存在塑性区、梁的根部存在驻定塑性铰等响应模式。弹塑性响应分析肯定了刚塑性分析所假定的变形模式的主要特征，同时也指出了刚塑性分析模型的不足，因而增进了对于梁的变形机制的认识和理解。     

功能梯度Timoshenko梁的静力弯曲分析

基于Timoshenko梁变形理论,建立功能梯度材料梁在均布载荷作用下的弯曲控制方程,寻找均匀梁和非均匀梁的控制方程的相似性,将功能梯度材料梁的弯曲求解转化为均匀梁的弯曲求解与相似转换系数的计算。通过理论推导和相似性分析证明,功能梯度Timoshenko梁的弯曲解与同样尺寸、边界条件和载荷条件下的均匀材料Timoshenko梁的弯曲解成正比,这个比例常数完全由材料的非均性质参数确定。     

Experimental study of steel beam-to-column connection with cantilever beam splicing under cyclic loading

为了解决装配式钢结构的抗震问题,提出3种适用于模块化装配式钢框架的带Z字形悬臂梁段拼接的梁柱节点,通过拼接区的滑移或者削弱梁段的塑性变形实现节点良好的延性性能. 为减少强震作用对梁柱连接焊缝的破坏,对3种不同的节点提出了各自的抗震设计要求. 在对3组试件进行足尺静力试验的基础上,对节点进行了单调加载有限元分析. 获得了节点的弯矩-转角曲线以及节点的破坏模式,并和试验结果进行了对比,得到了接触面摩擦力和螺栓拉力的变化规律. 通过推导的简化计算公式对节点的初始转动刚度、滑移荷载和屈服荷载进行了计算. 结果表明:节点静力加载的破坏模式为靠近拼接区域的悬臂梁下翼缘或者削弱梁段单独或者同时发生较大的局部屈曲变形,节点在破坏前经历了充分的塑性变形,属于延性破坏,3种试件都有良好的延性性能和塑性转动能力. 节点简化计算公式得到的结果和试验结果吻合良好.

     

连续梁桥悬臂浇筑施工体系转化模拟分析

为有效指导连续梁桥合拢阶段的施工与监控,分析了临时固结及体系转换的原理和模拟方式,并结合有限元程序midas/civil,研究4种不同的模拟方法在midas/civil程序中的实现过程.结果表明,临时固结的刚度及下部结构的刚度是体系转化模拟的关键,在模拟体系转化的过程中,应结合施工的实际情况来考虑临时固结及下部结构的刚度对体系转化的影响.     

Timoshenko悬臂梁自振特性分析的新方法

考虑剪切变形和转动惯量的影响, 建立了Timoshenko悬臂梁自由振动分析的哈密顿体系,采用两端边值特征值问题的本征值计数精细积分法,求解其圆频率,分析自振特性。本文以等截面欧拉悬臂梁自由振动为基础,本文方法与解析解对比,验证了本文方法的正确性。进而考虑剪切变形和转动惯量的影响,计算了Timoshenko悬臂梁的自振圆频率,分析其自振特性。从算例结果对比可以看出,本文方法简单,实用,具有较高精度。