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压电加速度传感器是同振型矢量水听器的核心部件。为了满足低频高灵敏度矢量水听器的应用需求,提出并研究一种具有层合梁结构的低频高灵敏度加速度传感器。结合弹性力学和压电方程推导层合梁加速度传感器的加速度灵敏度解析解表达式,通过有限元仿真对层合梁加速度传感器尺寸进行优化,给出优化后的尺寸范围。从优化的尺寸范围中选取两种不同尺寸进行加速度传感器振动特性的仿真分析及实物制作(其中压电材料为PZT-5)与性能测试。仿真与测试结果均表明,相比已有的同尺寸金属梁加速度传感器,层合梁加速度传感器可以有效降低谐振频率并提升加速度灵敏度。当压电层厚度为0.5 mm时,加速度灵敏度最大提升3.9 dB,谐振频率下降23%。测试结果与理论分析相符。 相似文献
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柔性扑翼的气动特性研究 总被引:6,自引:0,他引:6
以往扑翼的气动力计算研究都很少考虑扑翼的柔性,而在鸟的扑翼动作中,在外加气动力和鸟自身的扑动力作用下,扑翼的柔性变形相当大。本文在原有匀速刚性模型的基础上,提出考虑了扑翼扑动速率变化和形状变化的扑翼分析模型,使之更接近鸟翼柔性扑动真实情况。通过计算分析气动特性发现,控制适当的话,柔性变形能大大改善扑翼的气动性能。本文通过模拟鸟扑翼的柔性运动,计算了时柔性扑翼气动力以及平均升力系数和平均推力系数随着扑动角、倾斜角等参数变化的情况,从而从气动的角度解释了为什么鸟在不同的飞行阶段扑翼规律各不相同,并为柔性扑翼飞行器的设计提供了理论依据。 相似文献
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爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁的动力响应及破坏形态分析 总被引:15,自引:0,他引:15
对基于Timoshenko梁理论建立的非线性动力有限元法作了改进。根据压区理论得到混凝土的平均剪应力和平均剪应变关系,建立了能反映箍筋的抗剪作用的材料模型;此外,对结构在爆炸荷载作用下可能出现的各种响应现象进行了描述,以准确地预测梁破坏时不同位置截面上钢筋和混凝土的受力、变形及破坏情况。应用改进的材料模型,对爆炸荷载作用下的五个钢筋混凝土试验梁的动力响应和破坏形态进行了数值模拟,结果表明,该数值方法能较好地模拟钢筋混凝土梁的弯曲、弯剪和剪切等破坏形态。 相似文献
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阶梯压电层合梁的波动动力学特性 总被引:2,自引:0,他引:2
采用行波理论系统地研究了压电阶梯梁的自由振动分析以及强迫响应的分析方法. 基于分布
参数理论研究了压电阶梯梁的波传播特性,忽略柔性梁横向剪切和转动惯量的影响,给出了
梁的轴向和横向的简谐波解. 将压电阶梯梁离散化为单元,考虑压电片的刚度和质量的影响,
建立了节点散射模型. 应用位移连续和力平衡条件,推导了节点的波反射和波传递矩阵,在
此基础上,引入波循环矩阵的概念,给出波循环矩阵、波传递系数矩阵的确定方法. 应用波
循环矩阵可以有效地计算结构的固有频率. 另外,应用波传递系数研究了压电陶瓷作动器位
置对其驱动能力的影响. 得出两个主要结论:1)作动器靠近悬臂梁固定端将有较强的驱动
能力,悬臂梁边界反射行波产生弯曲消失波有利于增大压电波的模态传递系数;2)模态传
递系数与固有频率的灵敏度密切相关,波传递系数越大, 对应该处固有频率变化灵敏度越大.
另外,数值算例表明了行波方法比有限元方法具有更高的计算精度. 相似文献
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