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生物芯片压电微流体泵液-固耦合系统模态分析 总被引:3,自引:0,他引:3
对压电微流体泵粘性流体周期流动进行厚度积分平均近似,得到包含粘性的,非线性浅水波动方程,并采用有限元法得到微泵液体压强矩阵方程.液体压强矩阵方程和压电硅片振动有限元方程耦合,得到一个包含微泵进出口扩散管的液-固耦合系统振动方程.液-固耦合系统的模态分析结果表明,做泵液-固耦合系统的自然频率比不耦合的硅片振动自然频率低很多.随着微泵厚度的减少,液体附加质量和粘性阻尼对耦合系统自然频率的影响更加明显.同时发现,对应的压电片振型函数在液-固耦合前后没有明显变化,还给出硅片-阶模态的振幅-频率特征曲线,对薄型无阀压电微流体泵,浅水波模型合理地表达了微泵液体流动和压电硅片振动的相互作用,以及液体附加质量和粘性阻尼对微泵液-固耦合系统动力特征的影响。 相似文献
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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 总被引:5,自引:0,他引:5
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 相似文献
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含压电材料智能结构动态特性的研究 总被引:15,自引:1,他引:14
本文推导了含压电材料智能结构有限元动力方程,讨论了智能结构系统的动态特性,得到了模态形状和相应的模态电压以及考察了具有分布的压电传感器和执行器的四边简支方板的各阶固有频率随以馈增益的变化规律,这些结果将在智能结构控制的优化设计中起到了很大的作用。 相似文献
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主动约束层阻尼梁的数值模型 总被引:2,自引:0,他引:2
为对主动约束层阻尼结构建立精确完善的数学模型,采用有限元建模,并考虑到压电材料的机电耦合效应和粘弹性材料的本构关系随温度、频率的变化而变化的特点,将有限元方法与粘弹性材料的GHA模型相结合,从而避免因粘弹性材料导致的非线性微分方程,能直接求解模态频率、模态阻尼及结构响应。为进一步设计控制器,先在物理空间进行动力缩聚,将系统降至适当的维数,然后在状态空间用鲁棒防阶的方法进一步降阶。这样既能大大降低系统维数,又能保证降阶后系统稳定、可控、可观。这对于重量轻、柔度大、低频密集的大型空间柔性结构尤其重要。 相似文献
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压电层合板结构振动控制的有限元法 总被引:11,自引:0,他引:11
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。 相似文献
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平面问题中弹性压电材料的本构关系及应用 总被引:6,自引:0,他引:6
本文在三维压电材料本构方程的基础上,推导出二维压电材料的机电耦合方程系统,并分析了受轴向力,弯矩作用时的位移和电势分布情况。 相似文献
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支架振动的主动控制研究 总被引:1,自引:1,他引:1
利用压电材料的机电耦合特性,采用数值分析和实验相结合的方法研究了压电材料对支架的振动控制。利用Hamilton原理,采用速度反馈,并考虑压电材料的机电耦合效应推导了振动主动控制有限元方程,分析了不同约束,不同压电片布置情况下支架的振动控制,实现了压电片的优化布置,同时用实验验证了数值分析的正确性。 相似文献
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流固耦合系统动力响应的模态分析理论 总被引:14,自引:0,他引:14
本文建立了流固耦合系统动力响应的模态分析理论.首先,从系统的位移-速度势型有限元方程出发,导出了一对具有三个实对称矩阵的广义特征值问题以及两者的相互关系.然后,建立了模态矢量之间的广义正交关系,并通过模态展开,获得了系统对外界激励的响应的封闭解.作为示例,最后给出了两个具体问题的解答. 相似文献
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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
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压电桁架结构的稳定性及有限元分析方法 总被引:5,自引:0,他引:5
从力的平衡方程出发,考虑机电耦合效应,推导了含压电材料的桁架结构稳定性有限元方程。通过数值算例分析表明,机电耦合效应对桁架结构的稳定性影响较在,而电压对结构稳定性的影响相对较小,压电杆的优化布置能够有效地提高结构稳定性。 相似文献
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压电材料中切口/接头端部平面电弹性场奇异性有限元分析 总被引:3,自引:2,他引:1
为了对平面载荷作用下压电材料中切口或接头端部附近电弹性场奇异性问题进行分析,首先以应力平衡方程、Maxwell方程和和边界条件为基础,得到一种求解压电材料特征问题的弱式方程;其次,假定楔形切口或接头端部附近单元内位移和电势沿径向分布为指数形式,而周向方向分布则采用泡函数插值,将其代入弱式方程,建立一种只需对楔形切口或接头端部附近周边进行离散的一维简单有限元方法.压电材料的极化轴可以是任意方向.利用该有限元模型讨论了楔形切口角度、极化轴方向和边界条件对奇性场的影响.通过和其它特定情况下的现有解相比,证实了该文有限元数值方法的有效性,而且精度很高. 相似文献
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提出了将智能材料粘贴在叶片表面或嵌入叶片内部形成新结构的概念。本文将智能材料作为传感器和作动器,通过机电耦合抑制叶片的振动;利用有限元软件 Algor 分析在气动力作用下叶片的应力、应变;基于压电陶瓷第一压电方程,将风电叶片简化成柔性悬臂梁,建立了压电智能悬臂梁状态空间的动力学模型;针对此系统利用最优控制理论进行主动振动控制,设计了在系统低阶模态空间的振动控制器。最后通过计算机仿真得出:系统振动幅度缩小了约20%,振动时间减少了约80%,从而说明了此主动振动控制方法的有效性和可行性,对防止叶片这一弹性体发生颤振也起到一定的作用。 相似文献
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面向对象的土石坝参数随机反演程序设计 总被引:11,自引:0,他引:11
将储液容器流固耦合系统中的液体和容器分别视为理想可压缩流体和线弹
性固体,采用流体压力单元和固体壳单元对流固耦合系统进行有限元离散,得到一个非对称
的大型流固耦合有限元方程. 采用Arnoldi方法求解上面这个大型有限元方程的非对称特征
值问题,以得到储液容器的动力特性. 通过移频技术避免了处理零频问题,并构造了迭代格
式计算Arnoldi向量. 数值算例表明所用解法对于流固耦合系统都是非常有效的. 相似文献
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压电薄板屈曲有限元分析及DKQ单元 总被引:5,自引:0,他引:5
在机电耦合本构方程基础上,利用Hamilton原理推导了压电薄板屈曲分析的有限元特征方程和机电耦合的内力计算公式,在有限元实现中选择了基于Kirchhoff薄板假定的四边形薄板单元(DKQ单元),并给出该单元的几何刚度阵及其数值积分方法。在大型通用有限元分析和优化设计软件系统JIFEX中实现了该方法。给出的数值验证了DKQ单元在屈曲分析和压电薄板静力分析中具有较高精度和收敛性,通过机械荷载和电荷载联合作用下的临界荷载计算,表明压电耦合效应能够影响结构的稳定性,可以通过改变外加电压对结构稳定性进行控制。 相似文献