压电陶瓷阀特性的研究

本文设计出以压电陶瓷作为驱动元件的开关阀,并对其响应特性进行了分析,实验证明了理论分析的正确性。文中指出该开关阀可替代电磁阀应用于电控燃油喷射系统,以实现定时、精确喷射燃油。     

压电陶瓷驱动器蠕变特性的研究

压电陶瓷驱动器具有位移分辨率高、体积小、响应快、输出力大、不发热等优点，但其固有的迟滞、蠕变和非线性，严重影响了它的定位精度。在大行程微动工作台中，需要借助于位移放大机构来克服压电陶瓷驱动器位移行程小的缺点，但放大机构在放大位移的同时，也放大了压电陶瓷蠕变和迟滞误差的影响。本文通过对一种大行程压电陶瓷微动工作台蠕变特性的研究性实验，得到了该机构的蠕变特性曲线，找到了压电陶瓷驱动器蠕变的规律，为进一步修正和减少蠕变误差的影响、提高系统的定位精度，提供了科学的依据。     

压电驱动晶体的特性研究

压电陶瓷迟滞特性是影响压电陶瓷驱动器位移输出精度的主要因素。在仔细研究现有的解决方案的基础上，采用Preisach模型对压电的迟滞性进行建模，并进行了相应的实验研究。实验结果证明该方法可以很好地降低压电陶瓷迟滞特性对位移输出性能的影响。而且采用压电陶瓷位移输出不回复到初始0电压状态的处理方法能够更地吻合实际情况。     

压电陶瓷拨爪电机驱动特性研究

利用PCI-7484数据采集卡、光栅和加速度传感器等构建了压电陶瓷拨爪电机驱动测试系统,对其驱动特性进行了实验性分析研究,得到了压电陶瓷拨爪电机交流驱动模式所产生附加振动的规律以及直流工作模式下的纳米级驱动特性曲线,从而为进一步提高压电陶瓷拨爪电机驱动系统的控制精度提供了参考依据。     

压电陶瓷对超声波电动机定子特性的影响

压电陶瓷(Piezoelectric ceramic,PZT)是组成超声波电动机定子的核心元件,其性能的优劣将直接影响超声波电动机的输出性能。为了研究PZT对超声波电动机定子特性的影响,利用有限元法建立超声波电动机自由定子的机电耦合动力学模型,利用该模型重点研究PZT厚度、极化分区形式、极化不均匀性以及PZT开路和短路条件时对定子动态特性的影响,并提出基于能量的PZT极化分区形式、极化不均匀性对定子动态特性影响程度的评价方法。采用自然对流传热问题的牛顿冷却定律和热容理论,建立超声波电机定子的温度特性理论模型,基于该模型研究PZT材料介电损耗对电动机定子的温度特性影响。研究结果表明:电动机定子模态频率随PZT厚度的增大而增加,而定子表面质点的振动幅值则随PZT厚度的增加而减小;PZT开路时的定子模态频率比短路时的模态频率大;改进PZT极化分区形式和极化不均匀性均可以提高超声波电动机自由定子的动态特性。基于该研究结果制作的直径10.4mm行波型超声波电动机性能稳定,堵转力矩达到9.5mN·m,空载转速1000r/min,研究结果有助于超声波电动机的产业化。     

压电陶瓷驱动器的迟滞特性

针对压电陶瓷固有的迟滞现象对其定位控制精度的影响,对迟滞进行了特征分析和实验验证。基于微观极化机理和机电耦合效应分析了迟滞的成因,分别对不同驱动行程,全行程不同位置和不同起始电压下的迟滞特性进行了对比实验。结果表明:对10V行程的驱动,随着电压区间的递增,平均位移输出先增大后减小,平均迟滞误差从0.419 3μm减小到0.158 9μm;对100V行程的驱动,随着起始电压的增大,平均位移输出从42.882 5μm减小到25.92μm,平均迟滞误差从3.999 3μm减小到1.692 3μm;起始电压每增加15V,位移输出减小5.654 2μm,迟滞误差减小0.769μm。实验结果反映了电畴翻转状况对驱动过程机电耦合效率的影响,有效验证了电畴翻转理论。实验也表明:针对电畴翻转不同阶段所表现的的迟滞特征对压电陶瓷驱动器的迟滞误差进行补偿,可修正或减小迟滞误差带来的影响,为提高系统定位控制精度提供科学的参考依据。     

基于改进PI模型的压电陶瓷迟滞特性补偿控制

压电陶瓷执行器的迟滞特性会降低星间激光通信精瞄系统的定位精度,对信标光的捕获以及链路的稳定性造成影响。针对这一问题,通过分析压电陶瓷执行器迟滞特性产生机理,提出一种基于PLAY迟滞算子的改进(Prandtl-Ishlinskii,PI)数学模型及其辨识方法,并利用该模型对压电陶瓷执行器迟滞特性进行前馈线性化逆补偿。并通过实验来验证数学模型和线性化的有效性,实验结果表明,通过对系统输入不同频率下等幅和减幅正弦控制信号来验证前馈逆补偿性能时,改进的模型最大拟合误差均在1%之内,通过前馈模型逆补偿的控制方法可使压电陶瓷驱动的线性度误差由5%减小到1%以内,并且改进PI模型在计算复杂度上由O(n)简化为O(1)。     

压电陶瓷微位移作动器机械特性的研究及改进

本文对应用于误差补偿的压电微位移作动器,从机械结构的角度分析了其静动态特性,指出了其缺点,给出了结构设计基本原则,并设计出一种静动态特性均有改善的微位移作动器结构。     

三维压电陶瓷的断裂

基于三维压电陶瓷中的一般平片裂纹前沿的位移,应力和应力强度因子的表达式,求得局部机械能率,以此建立了压电陶瓷的断裂准则。作为特例,将此准则应用于二维问题,所得结果与已有结果基本一致。     

压电结构的有限元分析方法

提出了一种新的压电结构有限元分析方法，即压电薄板立体单元法。利用哈密顿原理推导出压电结构的变分方程，建立了智能结构的有限元动力方程。并以具有压电薄层的层合板为例进行了研究，证明了本文所用方法简单、正确     

变截面智能压电梁的动态特性研究

建立变截面智能压电梁的动态模型,分析表面粘贴压电元件的均质梁的固有频率。在分析时考虑坟电元件、粘贴层、梁的剪切变形和转动惯量。研究表明,压电元件的刚度和惯量对梁的频率影响很大,变截面智能压电梁的一除非 固有频率总是高于等截面梁的固有频率。粘结层剪切 对一阶频率影响较 剪切变 转动惯量时,对梁的高阶频率影响较大。考虑梁的惊动国惯量和剪切谱形时,智能阶梯梁的频率比没有时的要低。     

基于高阶板理论的有限单元及其在压电智能结构中的应用研究

带有分布式压电驱动器 /传感器的自适应智能材料结构在振动控制、形状控制、精确定位等方面具有很大潜力而受到广泛的关注。本文把x ,y方向的位移定义为厚度坐标的三次多项式 ,利用板上下自由表面的力边界条件及正交异性复合材料的特性 ,导出了改进的高阶板理论。依据该理论建立了 4节点 2 0自由度矩形板高阶有限单元 ,并对一些算例进行了分析。通过与文献结果的对比 ,验证了改进的高阶板理论和所建立单元的正确性。最后利用所建立的单元 ,分析了压电悬臂梁中压电层在不同脱胶长度情况下板的频率变化 ,计算结果与试验结果相吻合     

利用有限元建立车架动态特性模型

通过对该型车辆车架结构的分析,利用有限元建立车架动态仿真模型,并通过理论计算与现场实验。验证了该模型的可靠性及适用性。     

铣削系统动态特性的试验研究及有限元仿真分析

为了抑制铣削强迫振动的发生,研究了由主轴、刀柄和刀具组成的旋转系统的动态特性。以东昱精机CMV-850A型数控加工中心的旋转系统为研究对象,采用锤击法进行模态分析,利用LMS Test.lab软件拟合模态数据,得到该系统的频响函数及固有频率。在ABAQUS软件中进行动力学仿真分析,比较两种方法获得的系统固有频率和动态响应,验证所建立的动力学仿真模型的准确性。研究表明,拟合的频响函数是可信的,建立的有限元模型能准确模拟铣削系统的动态特性。     

积层式压电驱动器的有限元建模分析

该文利用有限元分析法对直动式压电伺服阀驱动元件-积层式压电驱动器的静、动态特性进行了深入的分析,建立了积层式压电驱动器多层压电结构的有限元模型,得到静态与动态工作的分析结果。理论分析的结果表明,积层式压电驱动器具有较大的输出位移与输出力,以及具有良好的动态响应特性,由其构造压电伺服阀,不会限制系统的频宽,结合合理的放大机构与阀体结构,有望达到高速、精密的伺服控制。     

变截面压电智能梁的频率分析

建立了变截面压电智能梁的动态模型,分析了表面粘贴压电元件的均质梁的固有频率。在分析中考虑了压电元件和粘结层的影响,同时,还考虑了梁的剪切变形和转动惯量。研究表明,压电元件的刚度和惯量对梁的频率影响很大,粘结层剪切的弹性模量对一阶频率影响较小;当考虑梁的剪切变形和转动惯量时,则对梁的高阶频率影响较大。     

纵弯式压电微马达驱动机理研究

分析了纵弯式压电微马达驱动机理,建立了纵弯式压电微马达输出功率与驱动臂的倾角、长宽比之间的相位差及压紧力关系的数学模型,为纵弯式压电微马达的优化设计奠定了基础。