基于接触面优化方法和整体仿真的压缩式压电振动传感器固有频率优化

振动传感器的固有频率范围决定了工作带宽上限,其固有频率的优化是设计中的重要一项.在压缩式压电振动传感器的固有频率优化中,存在缺少ANSYS的适应性优化方法和缺少整体仿真的问题.针对这2个问题,分析了压电振动传感器的结构和ANSYS有限元分析工具的特点,提出了一种基于ANSYS接触工具和网格分布分析的整体仿真接触面优化方...     

双压电驱动微泵泵膜的ANSYS仿真和结构优化分析

提出了一种新型的双压电泵膜结构,分析了泵膜小挠度弯曲形变理论。运用ANSYS软件建立了泵膜的有限元模型,并对泵膜进行了电压驱动静态分析和模态分析,通过正交试验法对泵膜结构进行了优化。分析表明,压电层厚度对膜片形变影响最大,其次依次是驱动电压、泵膜半径、电极层厚度、基层厚度;泵膜半径对膜片频率影响最大,其次依次是压电层厚度、电极层厚度、基层厚度;对泵膜结构进行优化,可以提高微泵的工作效率,研究结果为微泵的优化设计提供了依据。     

压电自适应振动控制结构的一体化设计

将压电自适应结构的振动控制性能指标、结构质量和固有频率作为目标函数,结 构尺寸参数和控制系统的反馈增益阵中的元素同时作为设计变量,采用独立模态空 间方法,对压电自适应振动控制结构进行了一体化设计。     

压电驱动式振动给料器的设计与试验

为了实现对轻、薄、小产品的平稳输送,利用圆形压电双晶片作为振动给料器的动力源,Z型弹簧片作为主振弹簧,并基于系统共振方法设计了新型压电驱动式振动给料器。介绍了圆形压电双晶片驱动式振动给料器的工作原理,建立了动力学模型,获得了系统固有频率表达式;分析了压电双晶片的振动模态,确定了一阶振型为工作振型。研制了振动给料器样机,利用样机测试了电压、频率与送料速度的特性曲线以及主振弹簧片角度对送料速度、送料稳定性、送料噪声的影响规律。试验结果表明:电压为150V,频率为142Hz时,输送电池帽的速度为8.5battery cap/s;频率为136～148Hz时,系统具备输送物料的能力,共振条件下(142Hz)输送速度最快;随着电压的升高,输送速度呈线性增加;输送的单体物料质量增加时,主振弹簧片安装角度宜变小。     

压电分流阻尼控制悬臂梁振动的参数优化分析

采用阻抗分析技术,根据压电材料的机电耦合特性和RLC电路的电学阻抗特性,详细推导了RLC串联压电分流阻尼系统的机械阻抗特性,研究了作单模态振动的悬臂梁在粘贴压电片后形成的压电悬臂梁系统的位移传递函数特性。借助于调谐质量阻尼减振理论,进行了压电分流阻尼系统的参数优化分析,并通过算例验证了参数优化前后压电分流阻尼系统对悬臂梁振动的被动控制效果。     

压电智能结构振动控制技术的研究与展望

运用国内外振动主动控制的研究成果,对压电结构振动主动控制技术进行了研究探索。阐述了控制原理,通过振动控制试验证实了主动控制方法的有效性,并对主动控制技术的现状和前景进行了总结。     

基于压电悬臂梁振动能量收集器的摩擦自激振动能量收集

针对机械装备滑动摩擦副广泛存在的高强度摩擦自激振动,设计了结构简单的压电悬臂梁振动能量收集器并安装在滑动摩擦副上,以实现将摩擦自激振动能量转换为电能。通过在CETR摩擦磨损试验机上开展摩擦自激振动能量收集试验以及进行相应的有限元和数值仿真分析,验证设计的压电悬臂梁振动能量收集器的效果并分析其机理。结果表明,压电悬臂梁振动能量收集器输出电压的时域演变规律和频域特性与相应的摩擦自激振动信号一致,故设计的压电悬臂梁振动能量收集器可有效地将摩擦自激振动能量转换为电能,实现了摩擦自激振动能量的收集;法向载荷的增大使得输入摩擦系统的能量显著增强,导致摩擦副界面摩擦自激振动强度增大,从而增加了压电悬臂梁振动能量收集器的激励源强度,使其输出电压显著增大;在较大的法向载荷作用下压电悬臂梁振动能量收集器的输出电压最大值达到近4 V且频率较高,可为低功率传感器提供电能供应。     

基于ANSYS的压电结构主动控制仿真

利用ANSYS软件瞬态动力学分析功能,针对传感/致动器对位配置的压电悬臂梁结构,运用APDL参数化语言实现了压电悬臂梁的主动控制仿真.通过定义瞬态分析所需要的载荷步,把每一时间步中传感器测得的应变量与振动初始参考量的差值作为误差信号,由误差信号与控制增益的乘积来决定致动器的瞬态电压值.仿真结果表明该方法具有可行性.     

压电智能悬臂梁结构振动主动控制仿真

为了提高LQR最优控制方法对压电类智能结构的振动控制效果,推导了表面离散分布压电元件的柔性悬臂梁结构的驱动和传感方程以及梁的弯曲振动方程,用模态分析方法对方程进行解耦和模型降阶,建立控制系统的状态空间方程。利用有限元分析方法来衡量压电元件对梁固有特性的影响,对状态空间方程的自振频率和振型函数进行修正,得到更为精确的数学模型。通过一悬臂梁的LQR最优控制仿真实例表明,经过模型修正后的最优振动控制效果更好。     

基于ANSYS的Cymbal换能器等效压电常数分析

本文研究了Cymbal换能器的工作机理,用有限元分析方法建立了该换能器的有限元分析模型,制作了几种规格的Cymbal换能器.压电陶瓷PZT-5A作为Cymbal换能器的压电相,铜箔作为端帽电极.分析了压力与Cymbal换能器位移、等效压电常数de33与端帽电极以及压电陶瓷片形状参数之间的关系,确立了钹式换能器的等效压电常数de33达到最大值的结构参数,并且对有限元软件的计算值和试验值进行了比较.     

电子机柜振动夹具的动态结构设计

在电子机柜振动台夹具的动态结构设计中,提出以振型来分割子结构的方法,将夹具分割为靠背和底盘两大子结构。应用I—DEAS有限元软件仿真为手段,分析了夹具各个子结构的动态性能。并根据分析的结果,在夹具中增加了角板子结构。最后,完成了该夹具的分析和设计。该夹具测试结果表明能够满足电子机柜振动实验使用要求。     

纵弯式压电微电机研究

分析了纵弯式压电微电机的驱动机理,提出了电机驱动臂的设计方法。研制了直径为5nm的纵弯式压电微电机并进行了实验研究。     

压电式振动发电研究与应用综述

随着对绿色环保能源需求的加大及新型高效压电材料的快速发展,压电式振动发电及技术日益受到国内外学者及企业的广泛关注。目前,研究领域已涉及大气气流振动发电、海洋洋流振动发电、公路振动发电、人流密集区踩踏发电、机械振动发电及纳米发电等众多方面,是一种具有长远发展潜力的电能获取方式。文章从压电材料、压电式振动发电能量获取、储存及应用现状进行了较全面综述,提出了压电式振动发电进一步的发展趋势。     

压电梁弯曲振动振幅分布特性的实验研究

对压电梁进行了弯曲振动模态有限元分析,讨论了压电陶瓷片与梁的组合方式对压电梁弯曲模态的影响,在此基础上,对压电梁B1和B3阶弯曲模态、振幅分布进行了实验研究。结果表明,当压电梁振动阶数较高时,陶瓷片的横向布置对梁的振动特性影响很小。研究结果对压电驱动技术具有指导意义。     

将激振器改为压电加速度计较样准器

激振器是一种激励振动装置。在我国,使用激振器的工矿企业和科研单位不少。但这些装置利用率不高。如果将其两积支撑弹簧反向安排,再安装一只振动台面（或悬臂梁）,激振器便改制成压电加速度地校准器。它的测量准确度可达4％。它适用于工矿企业用作压电加速度计的传递标准和进行自检对比试验,以便查清测试仪器和测量结果的可靠性。经过多年使用,证实这种方法方便,实用,经济。如果需要的话,校准器还可以恢复成激振器。     

一种新型中空轴压电电机的结构设计

中空轴压电电机作为一种新型微特电机,在一些特殊领域有良好的应用前景。鉴于行波驱动中空轴压电电机的一些不足,提出一种依靠驻波驱动的中空轴压电电机的结构设计。该电机设计结构简单,容易实现。根据实际需要,中空轴直径可大幅度调节,输出推力也可灵活调节。     

基于压电元件的振动主动控制

对配置压电元件作为传感器、驱动器,基于自适应滤波技术的柔性结构主动振动控制进行了实验研究。介绍了压电传感器、驱动器原理及其检测、驱动电路,阐述了自适应控制的基本原理,导出了控制算法,并介绍了控制系统构成,实验结果验证了本文所述方法的有效性。     

基于ANSYS的双齿辊破碎机辊齿优化分析

以双齿辊破碎机的主要部件——辊齿的齿尖切入矿物的受载状态为分析基础,在有限元分析软件ANSYS Workbench的Design Modeler(DM)模块中建立辊齿的参数化模型,然后导入该软件的DesignSimulation(DS)模块中进行有限元分析。根据有限元分析结果,选取齿尖圆弧半径及齿尖与辊齿基体的夹角为输入参数,最大等效应力和最大整体变形为输出参数,最后在该软件的Design Xplorer(DX)模块中对辊齿进行优化。     

压电材料在振动主动控制中的应用

利用压电材料进行振动主动控制已成为工程领域中的研究热点.本文介绍了压电材料的性能特点,综述了压电材料在振动主动控制领域中的研究现状,并结合典型实例分析了压电材料在振动主动控制领域中的应用.     

FXLMS算法用于压电柔性结构多通道振动控制

以模拟太空帆板的压电机敏柔性结构为实验模型,针对结构振动响应主动控制技术需求,着重分析了多通道自适应滤波前馈控制方法及其FXLMS算法实现,以及受控通道模型参数辨识策略,并给出了详细的控制器设计结构图.针对实验模型对象设计、结构模态特性分析、压电元件优化配置、实验平台开发构建、相关软硬件测控环境、实验过程描述与结果分析验证,给出了研究思路与方法过程分析;进行了结构振动响应多通道主动控制实验并取得了良好的控制效果.结果表明,该控制器结构设计与自适应算法有效,为航天柔性结构振动响应分布式多通道控制提供了方法探索思路.