蜂窝夹层结构压电半主动振动控制研究

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蜂窝夹层结构因具有质轻、比强度高、比刚度高等特点在航空航天领域得到广泛应用，但其振动问题突出，减振需求迫切。传统的振动控制技术，如敷设约束阻尼层，因附加质量较大而受到限制，因此需要发展新的振动控制方法。随着压电智能材料的研究兴起，应用压电元件的驱动功能与传感功能进行振动控制已经成为极具前景的研究领域。
　　在对蜂窝夹层结构进行振动控制研究前，由于其结构的复杂性，需要先建立蜂窝夹层结构的等效模型。在此基础上引入基于电压的压电元件同步开关阻尼技术（SSDV）进行蜂窝悬臂梁的振动控制。论文的主要研究内容和结论如下：
　　1、通过对比Comsol仿真与实验测得的蜂窝夹层梁结构与板结构振动特性传递曲线发现：在考虑了蜂窝芯 X方向的双层结构对剪切模量影响的条件下，三明治夹芯板理论在低频段对蜂窝夹层结构进行等效建模时具有较好的效果。
　　2、基于化简后的压电方程，对蜂窝夹层梁结构等效模型进行分析和推导，得到结构的模态运动方程和传感方程。
　　3、应用SSDV解决蜂窝夹层结构的振动问题。详细分析了压电片的合理布局、方波控制信号的具体实现方法、开关控制电路的原理以及电路中元件的选择。使用滤波器模块解决了实时信号极值判断错误的问题。使用加法器解决了开关控制电路中的浮地电压问题。使用并联电容的方法解决控制压电片漏电过快的问题。最后，搭建了实验平台，使用 SSDV对蜂窝悬臂梁进行了瞬态和稳态振动控制。获得了较好的振动控制效果。
　　总之，研究结果表明，压电半主动控制对大刚度复合材料具有很好的振动控制效果。为解决蜂窝夹层结构振动问题提供了一种新方法，为进一步实现蜂窝夹层结构的减振应用提供了技术支持。

著录项

作者
赵兴乾;
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作者单位

国防科学技术大学;

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授予单位国防科学技术大学;
学科机械工程
授予学位硕士
导师姓名王刚;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类蜂窝夹层结构;
关键词
蜂窝夹层结构; 振动控制; 等效模型; 压电智能材料; 同步开关阻尼; 航天器;

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