压电层合板结构振动控制的有限元法

利用有限元方法模拟压电结构的振动控制，从Ｈａｍｉｌｔｏｎ理论出发推导出具有压电传感器及激励器的层合板的电耦合动力方程，应用Ｌｙａｐｕｎｏｖ及负速度反馈控制算来实现振动的控制。     

压电复合材料层板柱面弯曲的精化理论

本研究旨在建立精确的压电复合材料层板理论。位移场和电势场采用近似表达，其沿板厚的分布通过构造高精度的位移分布函数和电势分布函数来描述。这两个函数由三雏弹性平衡方程和静电平衡方程的特解来导出，从而满足复杂的力电耦合关系和各类连续条件，保证了本文理论的高精度。本文理论仅涉及4个位移和电势变量，且不随层数的增加而增多，较之变量随层数而增多的分层理论简单得多，平衡方程形式简单；也便于发展成有限元等数值模型。通过与三维精确解比较，算例显示了本文理论的高精度和有效性。     

薄板动态热耦合弯曲问题的拉普拉斯变换有限元法

以薄板动力热耦合弯曲问题的变分原理为基础，提出了一种解决该问题的拉普拉斯变换有限元法，该方法在拉氏域内建立和求解有限元方程，再将结果数值逆变换至时域，得到各给定时刻的解答，周边绝热简支方板的热冲击问题算例说明方法是成功的，该方法为研究薄板此类问题的可能性，其计算结果可供工程设计参考。     

采用压电机敏元件进行结构振动控制Ⅲ：控制系统设计与实验研究

采用作者在上篇导出的压电耦合体动力学模型，给出了压电主动阻尼控制系统的设计方法；导出了压电耦合梁系统的作动方程和检测方程的显式表达式。以此为基础，以简单梁为对象，对压电检测器和作动器的性能、粘结层的影响、压电主动阻尼控制及压电主、被动阻尼双控制进行了实验研究     

具有压电材料弹性环形板的屈曲

对在不同位置粘有任意多对压电片的弹性环形板在电压和径向压力作用下的轴对称屈曲进行了研究．根据压电效应的等效作用量，初参数法以及传递矩阵方法得到了环板屈曲的特征方程．对不同位置及不同宽度的压电片，计算了结构的屈曲载荷．并得到了稳定性边界曲线．     

压电材料椭圆切口的力学分析

在线性压电本构方程框架下，用复势函数方法对椭圆切口模型进行了精确的数值计算。完整地考虑了各向异性力电耦合效应以及切口内不同电介质的介电性质。给出了切口内部不同介电性质对压电材料内部应力的影响。指出了Sosa文章里的一些计算错误。由于现在文献中很少有关于电导通边界条件下理论解的数值结果，所以本文同时提供了不同电边界条件下理论解的数值结果，所以本文同时提供了不同电边界条件下的理论解的数值结果。最后通过最小势能原理建立了8结点有限元模型，对椭圆切口问题进行了计算并与理论解进行了仔细比较。     

光纤传感器和压电作动片对薄板振动控制的分析

利用双模模态域光纤传感器的模间干涉感知薄板结构中应变的变化、获得薄板结构振动变化状况，进一步利用压电体作为动元件，减小振幅，实现振动的主动控制，采用振型叠加法和直接积分相结合的方法，从理论上论证薄板分别受到正弦波激振力，脉冲激振力和方波激振力时的振动主动控制，并由脉冲激振下的响应得到控制前后的幅频特性曲线和相频特性曲线．。     

压电超构材料及其波动控制研究:现状与展望

弹性波超构材料是一种人为设计的周期结构材料, 因其独特的力学性能而受到广泛的关注, 在军用和民用领域都展现出重要而独特的应用前景. 根据需求主动或被动地调控弹性波超构材料的力学特性, 能够赋予其更强的适用性能. 其调控的方式多种多样, 其中运用压电材料进行调控是一种方便、速度快、精度高、体积小且价格低的调控方式. 文章中首先简要地介绍弹性波超构材料、可调超构材料、压电材料和几种常用的分流电路的基本特性. 然后依据压电材料在弹性波超构材料中应用形式的不同, 将其分为两大类: 第一类中, 压电材料作为主体结构材料或主体结构的一部分组成材料; 第二类中, 压电材料主要以压电弹簧或压电片的形式贴附于主体结构的表面或内嵌在结构中, 作为激励器或/和传感器. 文章主要介绍两种类型弹性波超构材料的研究内容和发展历史, 涉及带隙调控、波导、负折射、超传输、拓扑态、隐身以及外接分流电路等. 最后总结压电弹性波超构材料研究的不足之处并给出相应的未来研究展望.      

含压电片层合壳的有限元分析与控制仿真

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。     

反求压电薄板智能结构荷载的有限元逆逼近方法

基于压电薄板智能结构提出一种有限元逆逼近反求结构荷载参量的方法,逼近目标函数以压电电荷响应为参量,迭代初值采用单位荷载预逼近方法;数值算例表明了该方法的有效性,可用于解决压电智能结构的荷载识别问题。     

A new type of plate bending element

Based on a two-field generalized variational principle, a new type of arbitrary quadrilateral plate bending element, with four nodes and with the effect of transverse shear deformation taken into account, is proposed. The element is applicable to a wide range of plate thickness and an explicit expression of stiffness matrix can be obtained. Therefore, it possesses the distinguished features of general applicability, high precision and less computer time.     

薄板弯曲单元的精化矩阵

本文提出一个改进薄板弯曲单元计算精度的一般性方法：用精化矩阵对原有的单元刚度阵进行修正。实践表明，这种方法可以有效地改变单元的刚柔特性，从而达到提高单元精度的目的。文中证明了，单刚中加进精化矩阵不会破坏原来单元的收敛性质。     

压电薄膜表面贯穿裂纹的有限元分析

基于有限元软件ANSYS数值模拟,计算了激光作用下的压电薄膜表面贯穿裂纹外场应力强度因子和电位移强度因子,并且研究了90°畴变所诱致的畴变增韧行为。首先,求解无裂纹压电薄膜在激光作用下的热-力-电响应,将求得的应力和电位移场反向作用于裂纹面,求解裂纹尖端处的外场应力和电位移强度因子,然后基于小范围畴变理论求解了90°畴变所致的屏蔽应力强度因子。讨论了薄膜表面裂纹的外场应力强度因子、电位移强度因子及屏蔽应力强度因子随激光作用时间和裂纹位置的变化关系,从而预测压电薄膜体系在加热工作状况下的裂纹扩展和断裂行为。     

非线性压电效应下压电弯曲执行器的弯曲

研究压电弯曲执行器在强电场作用下的非线性弯曲行为。考虑电致伸缩和电致弹性的非线性压电效应,导出了压电悬臂执行器自由端挠度或激励力和作用电场之间的非线性关系。结果表明,考虑非线性压电效应在很大的电场范围内都与实验结果吻合得很好,而线性压电效应只适合于低电场的情况。     

一种考虑横向剪切变形的三角形板弯曲单元

本文从部分协调的三角形薄板弯曲单元出发,并假设横向剪切应变在单元内线性变化,提出了一种考虑横向剪切变形的具有15个自由度的三角平板弯曲单元。该单元应用于薄板和中等厚度板分析均有较高的精度,计算效率高,可用于工程中具有复杂形状的薄板和中等厚度板结构的分析。     

P-version hybrid analytical finite element method for plate bending problems

Two sets of trial functions with different variables are constructed for the admissible space of the finite element analysis. The trial functions satisfy the equilibrium differential equation inside elements, while the deflections and rotations on the edges of the elements are approximated by the Peano hierarchical interpolation functions. Then, a generalized variational principle is applied to set up the p-version hybrid analytical finite element method for plate bending problems. The accuracy of finite element computation can be improved by increasing the order of the interpolation polynomials with fixed mesh. In the finite element formulation, to obtain the stiffness matrices and the load vectors, it is only necessary to perform quadrature over the edges of the elements. These matrices and vectors possess an embedding structure. The conformability between the elements can be controlled automatically.This work is supported by the Natural Science Foundation of China and the Aeronautical Science Foundation of China.     

Dynamic bending of a symmetric piezoelectric laminated plate with a through crack

The dynamic theory of linear piezoelectricity is applied to analyze the scattering of time harmonic flexural waves by a through crack in a symmetric piezoelectric laminated plate subjected to electric field loading. An incident wave giving rise to moments symmetric about the crack plane is considered. Piezoelectric layers are added to the upper and lower surfaces. Classical lamination theory is extended to include dynamic piezoelectric effects. Fourier transforms are used to reduce the problem to the solution of a pair of dual integral equations, the solution of which is then expressed in terms of a Fredholm integral equation of the second kind. The dynamic moment intensity factor vs. frequency is computed and the influence of the electric field on the normalized values is displayed graphically.     

非线性压电效应下压电弯曲执行器的动力分析

研究压电弯曲执行器在强电场作用下的非线性动力行为．考虑电致伸缩和电致弹性的非线性压电效应,导出了压电悬臂执行器变刚度的弯曲振动控制方程．利用非定常振动的渐近理论,讨论了弯曲压电执行器的动力特征．根据目前的非线性模型可以计算压电悬臂执行器的固有共振频率与电场的变化关系．结果表明压电执行器端头挠度谐振幅度随作用电场振幅的增大而增大,以及力学品质因数随电场振幅的增大而减少,并且与实验结果非常吻合．通过数值比较得到在电场频率随时间变化非常缓慢的情况下非定常振动问题可以近似地用定常振动来处理．