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相似文献
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1.
含压电片层合板的静变形控制   总被引:3,自引:0,他引:3  
借助阶梯函数,建立了含有任意分布的用作执行器的的压电片的层合板弯曲方程,然后利用该方程,进行了层合板静变形控制的研究,最后给实例,用“遗传+配点”法对压电片的位置和尺寸进行了优化。结果表明,用压电片作执行器,用“遗传+配点”法进行优化是对板进行静力变形控制的一条有效途径。  相似文献   

2.
梁的挠曲线方程一般是分段多项式的形式,如果通过某种方法确定了多项式的系数,那么挠曲线方程完全确定。本文利用该思想提出了一种计算梁的挠度和转角的新方法。首先将梁划分为若干区间,然后将每一区间映射到标准区间,在标准区间上以若干点的挠度和转角为待定系数构造梁的挠曲线方程,用配点法得到若干代数方程,最后联合求解所有的代数方程即得到问题的解。新方法计算过程简单,可供教学参考。  相似文献   

3.
宋铭  鄢之 《固体力学学报》2020,41(5):444-454
摘要:挠曲电效应是由应变梯度引起的,与尺度相关的力电耦合效应。基于Kirchhoff板假设和挠曲电理论,本文推导了温度和电压作用下的压电薄板力-电-热耦合微分控制方程,定量分析了微分控制方程中非线性项的影响,并针对四周固支压电薄板采用Ritz法求解,数值计算了压电薄板的弯曲和振动行为。在研究温度和挠曲电效应对薄板耦合特性和力学行为的影响时,本文分别考虑了材料系数不随温度变化和随温度线性变化两种情况。以PZT-5H为例,我们讨论了挠曲电和温度对压电薄板的横向位移和固有频率的影响。研究结果表明挠曲电效应对压电纳米薄板的力学行为影响很大,且具有明显的尺寸效应。此外,薄板对温度变化非常敏感。因此,可通过挠曲电效应和温度来调控压电纳米薄板的多场耦合特性和力学行为,进而优化基于压电薄板的NEMS/MEMS中传感器、作动器等电子器件的性能。  相似文献   

4.
基于压电层合结构的有限元方程,采用零阶逼近优化和一阶梯度优化算法,运用ANSYS/APDL语言,编制了力-电耦合有限元优化分析程序.运用该程序,对一单压电片和多压电片埋置的三层梁和一压电片粘贴于结构表面的三层板进行建模,以结构的几何尺寸或驱动电压为设计变量,实现梁板结构的单点和多点形状最优控制设计.对比两种优化方法的计算结果,吻合良好,验证了程序的有效性.本文的计算理论和方法可以为复杂压电层合智能结构的主被动控制设计提供参考.  相似文献   

5.
基于压电导率特性识别结构裂纹方法的研究   总被引:6,自引:0,他引:6  
高峰  沈亚鹏 《实验力学》2000,15(1):60-67
基于粘贴于外部主体裂纹在压电陶瓷片导率的变化,实验提取出梁系统的变民模态频率。建立了考虑压电陶瓷片影响的裂纹梁的特性方程,根据裂纹梁的固有频率的变化,采用剪切弹簧模拟裂纹的方法,进行了裂纹的识别,结果表明满足一定的识别精度。  相似文献   

6.
宋铭  鄢之 《固体力学学报》2010,41(5):444-454
摘要:挠曲电效应是由应变梯度引起的,与尺度相关的力电耦合效应。基于Kirchhoff板假设和挠曲电理论,本文推导了温度和电压作用下的压电薄板力-电-热耦合微分控制方程,定量分析了微分控制方程中非线性项的影响,并针对四周固支压电薄板采用Ritz法求解,数值计算了压电薄板的弯曲和振动行为。在研究温度和挠曲电效应对薄板耦合特性和力学行为的影响时,本文分别考虑了材料系数不随温度变化和随温度线性变化两种情况。以PZT-5H为例,我们讨论了挠曲电和温度对压电薄板的横向位移和固有频率的影响。研究结果表明挠曲电效应对压电纳米薄板的力学行为影响很大,且具有明显的尺寸效应。此外,薄板对温度变化非常敏感。因此,可通过挠曲电效应和温度来调控压电纳米薄板的多场耦合特性和力学行为,进而优化基于压电薄板的NEMS/MEMS中传感器、作动器等电子器件的性能。  相似文献   

7.
文章利用重心有理插值迭代配点法分析计算非线性MEMS微梁问题。通过处理MEMS微梁的几何通过假设初始函数,将微梁非线性控制方程转换为线性化微分方程,建立逼近非线性微分方程的线性化迭代格式。采用重心有理插值配点法求解线性化微分方程,提出了数值分析MEMS微梁非线性弯曲问题的重心插值迭代配点法。给出了非线性微分方程的直接线性化和Newton线性化计算公式,详细讨论了非线性积分项的计算方法和公式。利用重心有理插值微分矩阵,建立了矩阵-向量化的重心插值迭代配点法的计算公式。数值算例结果表明,重心插值迭代配点法求解微梁非线性弯曲问题,具有计算公式简单、程序实施方便和计算精度高的特点。  相似文献   

8.
基于压电层合结构的有限元方程,运用ANSYS/APDL语言,编制了力-电耦合有限元分析程序(MPFEMP).以该程序为计算基础,采用遗传算法和一阶梯度优化算法,以压电片尺寸为设计变量,以压电层合梁和板的预期位移或最小重量为目标函数,给定初始变量和适应度函数,通过循环迭代MPFEMP计算程序,研究了多点控制的压电层合梁板结构的形状最优控制.结论对比分析证明了两种优化方法分析压电层合结构的有效性,同时,对复杂多层智能结构的最优形状控制和主动控制研究具有一定的参考价值.  相似文献   

9.
超静定梁的挠曲线初参数方程   总被引:2,自引:0,他引:2  
本文建立了超静定梁的挠曲线初参数方程,利用超静定梁的边界条件和支座处的约束条件以及静力学平衡条件定出了方程中的所有未知参数.可通过研究梁的初参数方程,求出整个梁中挠度,转角的最大值.  相似文献   

10.
为了解决旋转悬臂梁的挠曲线函数的计算问题,本文联合应用d'Alembert原理和Bernoulli-Euler方程建立了重力场中旋转悬臂梁的挠曲线微积分方程;在此基础上,采用Rayleigh-Ritz法求得了这类梁的挠曲线解析函数。最后,应用该函数具体计算了一悬臂梁以不同角速度旋转时的挠曲线形状,从中归纳出旋转悬臂梁的弯曲变形随着其角速度的增大而减小的结论。  相似文献   

11.
By applying the Heaviside function, the equations governing laminated plates possessing spatially distributed piezoelectric patches have been established. Based on these equations, static shape control of laminated plates is discussed. By using a genetic and collocation algorithm, the optimal locations and scales of these piezoelectric patches have been selected. Numerical examples are presented to illustrate the efficiency of the algorithm and the piezoelectric actuators.  相似文献   

12.
含压电片层合壳的有限元分析与控制仿真   总被引:5,自引:0,他引:5  
本文首先针对含压电材料的一般结构,推导了按位移和电位移求解时的混合变分原理,在此基础上,通过对面电荷取变分,直接得到了含按电压驱动压电片层合壳的有限元方程,最后给出了利用压电片进行静变形和振动控制的仿真算例,并进行了分析。结果表明,本文建立的有限元方程准确、可靠。  相似文献   

13.
由于具有良好的结构、力学性能,复合材料层合板在现代飞行器上大量应用;而压电复合材料,作为一种新兴的智能材料,由于其独特的力电耦合性能得到了人们更多的关注。本文研究含有压电片的复合材料梁和板在电场作用下的变形控制问题。基于经典的梁理论和层合板理论,分别研究了下列问题:(1)双压电片布置的悬臂梁的变形;(2)含有压电层的层合板变形控制问题;(3)含有一对压电片的层合板的变形控制问题。针对上述问题,分别给出了理论解和数值解,并进行了相关讨论分析。结果表明压电材料可对结构进行精确控制,因此本文的结果可对复合材料梁和板在电场作用下的变形控制问题提供工程参考。  相似文献   

14.
A new continuum model is developed to study the influence of surface stress on the behaviors of piezoelectric nanobeams. Different from existing piezoelectric surface models which only consider the surface properties, the proposed model takes surfaceinduced initial fields into consideration. Due to the fact that the surface-induced initial fields are totally different under various boundary conditions, two kinds of beams, the doubly-clamped beam and the cantilever beam, are analyzed. Furthermore, boundary conditions can affect not only the initial state of the piezoelectric nanobeam but also the forms of the governing equations. Based on the Euler-Bernoulli beam theory, the nonlinear Green-Lagrangian strain-displacement relationship is applied. In addition, the surface area change is also considered in the proposed model. The governing equations of the doubly-clamped and cantilever beams are derived by the energy variation principle. Compared with existing Young-Laplace models, the proposed model for the doubly-clamped beam is similar to the Young-Laplace models. However, the governing equation of the cantilever beam derived by the proposed model is very different from that derived by the Young-Laplace models. The behaviors of piezoelectric nanobeams predicted by these two models also have significant discrepancies, which is owing to the surface-induced initial fields in the bulk beam.  相似文献   

15.
In this work, bifurcation control using a piezoelectric actuator isimplemented to stabilize the parametric resonance induced in acantilever beam. The piezoelectric actuator is attached to the surfaceof the beam to produce a bending moment in the beam. The dimensionlessequation of motion for the beam with the piezoelectric actuator on itssurface is derived and the modulation equations for the complexamplitude of an approximate solution are obtained using the method ofmultiple scales. We then acquire the bifurcation set that expresses theboundary of the stable and unstable regions. The bifurcation set ischaracterized by the modulation equations. Next, we determine the orderof feedback gains to modify these modulation equations. By actuating thepiezoelectric actuator under the appropriate feedback, bifurcationcontrol is carried out resulting in the shift of the bifurcation set andthe expansion of the stable region. The main characteristic of thestabilization method introduced above is that the work done by thepiezoelectric actuator is zero in the state where the parametricresonance is stabilized. Thus zero power control is realized in such astate. Experimental results show the validity of the proposedstabilization method for the parametric resonance induced in thecantilever beam.  相似文献   

16.
In this work, variation of piezoelectric strain coe?cient and permittivity with change in electric field is included in constitutive equations of piezoelectricity and used for developing finite element model of a plate instrumented with piezoelectric patches. Simulation results show that nodal displacement response and sensor voltage is less controlled if variation of piezoelectric strain coe?cient and permittivity with change in electric field is not included in finite element modelling as compared to the case in which these variations are included in finite element modeling. An experiment is performed so as to validate simulation results.  相似文献   

17.
中性线修正型变截面梁类构件压电控制   总被引:1,自引:1,他引:0  
传统绝对节点坐标法(absolute nodal coordinate formulation,ANCF)在变截面梁类构件建模过程中常以几何中位线等效构造单元中性线,难以对变截面单元位移场状态进行精确描述.为解决此类问题,本文以中细型变截面梁类构件为研究对象,深入考虑变截面结构几何因素及复合材料属性对变截面梁类构件中性...  相似文献   

18.
基于三维组装技术的可延展结构具备优异的延展性和可调控性,使其成功应用于各类可延展电子器件的制备中。为了评估该类电子器件的稳定性,本文研究三维波纹型可延展结构的振动行为。首先,基于非线性的Euler-Bernoulli梁理论、Kelvin-Voigt粘弹性理论和考虑压电材料的表面压电效应,建立三维波纹结构的理论分析模型;其次,基于能量原理和扩展拉格朗日运动原理,推导出该结构的动力学控制方程;然后采用二级四阶辛Runge-Kutta求解该动力学方程。通过数值仿真实验验证了辛算法的优越性,同时,还发现随着三维波纹型可延展结构外界激励及其结构参数的变化,该结构的振动特性会从倍周期向分岔和混沌转化;本文结果为三维波纹型可延展结构的优化设计及应用提供理论基础。  相似文献   

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