压电智能桁架结构/控制系统的波动分析及优化设计

基于波动的观点，分析了压电智能桁架结构／控制系统的行波动力学模型，并从能量观点进行控制器设计。结构单元中传播的波在节点处反射、散射，考虑节点处的位移和力的边界条件，将局部波动模型合并成总体模型，并相应建立了结构／控制系统的一体化优化设计模型。数值算例的结果表明，该方法是可行的和有效的。     

压电智能梁力电耦合应力应变分析的智能样条有限点法

研究了压电智能梁力电耦合应力应变分析的新理论新方法.采用智能样条有限点法,从位移模式出发,以智能本构关系、瞬时变分原理以及样条离散化为基础建立了压电智能梁力电耦合性能分析的计算模式.针对不同边界情况和不同荷载形式进行分析,并与通用有限元软件AN-SYS的结果进行比较,结果表明本文方法简单有效,具有令人满意的精度.     

随机参数压电桁架结构的稳定可靠性分析

在有限元分析方法基础上,基于稳定特征方程对随机参数压电桁架结构进行稳定可靠性分析.综合考虑电荷载和机械荷载联合作用的机电耦合效应,以杆元的物理参数和外荷载系数为随机变量,给出了压电桁架结构失稳的安全余量的表达形式和临界荷载系数对变量求导的方法.在此基础引入随机有限元法,对压电桁架结构进行结构稳定可靠性分析.最后由算例分析了机电耦合效应压对稳定可靠性指标的影响,分析表明考虑压电材料的机电耦合效应和利用外加电压可以提高结构系统的可靠性指标.该方法对含压电材料桁架在工程实际的稳定可靠性分析提供了一个较好的方法.     

基于zig-zag假设的压电阻尼层合结构机电耦合建模与分析

基于zig-zag板壳假设和哈密顿原理建立了压电阻尼层合结构的机电耦合动力学有限元模型,实现了结构自然频率和损耗系数的准确计算。有限元模型采用八节点的七自由度(degrees of freedom, DOFs)四边形单元,且考虑阻尼层的复弹性模量。通过对文献算例的计算与仿真,验证建立的有限元模型的正确性。研究了材料增强角度、阻尼层厚度和结构曲率对压电阻尼层合结构频率和损耗系数的影响,为压电阻尼层合结构的减振及结构优化提供参考。     

化学反应耦合的热力学和动力学分析

根据非平衡态热力学和动力学理论，对化学反应的耦合现象进行了理论分析，结果表明化学反应之间能否发生耦合与反应亲合势和唯象系数的符号有关。此外论述了动力学分析在反应耦合现象研究中的重要性。     

压电桁架结构在电载荷和机械载荷联合作用下的可靠性分析

在压电桁架结构的动力分析有限元方法基础上,通过振型叠加法和杜哈梅积分的表达式,对该结构进行了动力载荷作用下的可靠性分析．以杆元的强度、面积和电载荷、机械载荷为随机变量,给出结构单元由强度破坏和损伤电场形成的安全余量表达式,引入随机有限元法,在振型叠加法计算结构系统动力响应的过程中,通过求偏导运算,对压电桁架进行结构可靠性分析,最后由算例分析了机电耦合效应对可靠性指标的影响．分析表明,考虑压电材料逆压电效应,利用外加电压可以提高结构系统在动力载荷作用下的可靠性指标．该方法对含压电材料桁架在工程实际的动力可靠性分析提供较好的依据．     

压电层合板壳的数值分析

目的 对电压合板壳进行有限元分析。方法 综述了压电层合板壳有限元分析的理论基础和国内外的最新研究成果。结果 结合压电结构的变分方程,得出其动力学方程,由此可编制有限元程序。结论 有限元方法是分析压电层合板层的有力工具,有待于进一步深入研究。     

基于PZT的结构安全监测技术实验研究

基于PZT的结构安全监测基本理论,设计了利用PZT进行结构内部损伤检测的实验方法.该方法包括在结构件上打孔以模拟内部大范围损伤和利用连接螺栓的结合松紧程度模拟内部轻微损伤两部分.在实验室搭建了实验平台,采集了数据并利用HP VEE以及Agilent IntuiLink专用软件对数据进行谱分析和比较,利用PZT对结构件的机电阻抗进行检测和比对,得出能够判定内部是否存在损伤的结论.最后讨论利用波峰偏移量、欧几里得范数和最小二乘法对损伤程度进行判定.     

基于压电陶瓷动态信息的结构损伤检测技术

依据压电材料的压电效应特性，压电陶瓷片既可作为传感器又可作为驱动器．将压电陶瓷片粘贴在待测结构的表面，运用压电阻抗技术对结构中螺栓松动的损伤进行检测分析，实验表明，通过检测压电动态阻抗的变化可分析出螺栓松动的结构损伤情况．基于压电陶瓷的结构损伤检测技术，可以对机械结构进行实时在线损伤检测，它不仅适用于宏观损伤的检测，在高频激励下对于微小损伤的检测也非常有效．     

一种压电磁耦合换能器建模与分析

为了达到拓宽单悬臂梁压电换能器响应频率带宽、提高输出性能的目的,研究了一种压电磁耦合换能器。根据换能器的基本结构建立其相应的机电耦合模型,并推导出动力学方程和电学方程。利用四阶龙格库塔法求解了系统输出电压、输出位移,分析了负载阻值、激励频率值和磁铁间距等相关参数对于系统输出性能的影响情况。     

压电阀电-机械转换器结构设计分析

为提高现有喷嘴挡板型电液伺服阀的静、动态性能,采用双压电晶片及铍青铜制作出喷嘴挡板式压电阀的电-机械转换器.针对压电层和金属层的宽度、长度和厚度等结构参数对电-机械转换器静、动态性能的影响进行了理论、仿真及实验研究.结果表明：宽度对静、动态性能没有影响,输出位移同长度的平方成正比.长度增大时,幅频宽和基频减小;金属层厚度或压电层厚度增大时,输出位移减小,幅频宽和基频增大.最后对电-机械转换器的振型进行了仿真分析,结果表明满足设计要求.     

线性随机智能桁架结构闭环动力响应

不仅压电智能桁架结构的阻尼、物理参数、几何尺寸具有随机性，而且外载荷幅信、闭环系统控制电压同时具有随机性时，利用振型迭加法导出了结构动力响应随机变量的数字特征计算表达式．算例表明文中所提出的动力响应分析模型和方法是合理可行的．     

A hybrid-stress solid-shell element for non-linear analysis of piezoelectric structures

This paper presents eight-node solid-shell elements for geometric non-linear analyze of piezoelectric structures. To subdue shear, trapezoidal and thickness locking, the assumed natural strain method and an ad hoc modified generalized laminate stiffness matrix are employed. With the generalized stresses arising from the modified generalized laminate stiffness matrix assumed to be independent from the ones obtained from the displacement, an extended Hellinger-Reissner functional can be derived. By choosing the assumed generalized stresses similar to the assumed stresses of a previous solid element, a hybrid-stress solid-shell element is formulated. The presented finite shell element is able to model arbitrary curved shell structures. Non-linear numerical examples demonstrate the ability of the proposed model to analyze nonlinear piezoelectric devices. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 10672111) and the Major Project of the Natural Science Foundation of Jiangsu Province (Grant No. BK2006725)     

Dynamic characteristic analysis of intelligent beams structures based on the correlation of interval parameters

The problem of intelligent beam structural dynamic characteristic is studied under the condition that interval physical parameters are correlative. Firstly, the interval variables are turned into the product of the interval coefficients by the certain portion, and the interval coefficients are supposed to be of an allowable range, with the random variables obeying random rectangle distribution in the definition region. Secondly, The mean value and variance of interval eigenvalues equations are deduced by the Moment method for random variable function solutions under the condition that they are correlative each other. The bounds of eigenvalues are obtained by the mean value and variance of rectangle distribution. Finally, the feasibility and validity of this approach are verified by an engineering example. For comparisons, the corresponding eigenvalues ranges are obtained on the assumption that the interval variables are independent of each other and interval parameters are different in correlation.     

Dynamic substructure model for multiple impact responses of micro/nano piezoelectric precision drive system

A dynamic substructure technique which considers the electromechanical coupling effect of the PZT and the inertial effect of flexible components is presented to study the multiple impact dynamic be- havior of micro/nano piezoelectric impact drive systems. It can investigate the step-like motion of ob- ject body and the multiple impacts behaviors reasonably by the comparison of the experimental data and the numerical solution of the spring-mass model. It is expected to have higher accuracy in the numerical s...     

通廊耦连结构动力性能分析

讨论了由通廊连在一起的厂房或构筑物结构体系的动力计算方法，并通过对一实际结构振动特性的分析，探讨了这种结构体系的动力反应特征。     

车内噪声智能控制系统的模态最优控制

研究了模态坐标下的噪声智能控制,给出了基于孤立模态最优控制的模态控制器设计方法。在此基础上,研究了噪声智能控制系统的最优控制,给出了箱式板梁组合空腔结构控制前后的结构位移响应及内部的噪声响应。数值结果表明,应用本文的智能控制方法,可使声场强度由控制前的94.32dB降到87.27dB;结构振动位移及内部的声压幅值也大幅度降低。     

压电类智能结构在船体振动控制方面的应用研究

振动是存在于舰船结构中一个普遍的现象,它所带来的危害一直为人们所关注.根据振动主动控制原理,建立了以PZT为执行器的振动主动控制模型,研究通过控制甲板的边界条件,从而达到减振效果的方法.利用ANSYS软件对建立的实验模型进行了数值仿真研究,搭建物理实验平台,开发了单输入多输出的振动自适应主动控制系统,进行物理实验研究.最后,将实验值与仿真值进行比较分析,验证了该方法的有效性,为船体振动的主动控制提供了一条新的途径.