主动控制压电旋转悬臂梁的参数振动稳定性分析

在工程实际中旋转机械由于制造和加工误差,装配的不均匀性等原因,往往会脉动运行,这将使得机械系统发生参数振动. 当脉动参数满足一定关系时,这种参数振动将会失稳,进而影响机械结构的正常运转. 本文针对这一问题,引入压电材料对 脉动旋转悬臂梁系统的振动进行控制,研究主动控制悬臂梁系统的参数振动优化设计问题,采用 Hamilton 变分原理与一阶 Galerkin 离散相结合的方法,建立了受速度反馈传感器主动控制的压电旋转悬臂梁的一阶近似线性控制方程. 运用多尺度方法,得到了压电旋转悬臂梁系统在发生1/2亚谐波参数共振时稳定性边界的控制方程,并利用直接分析方法验证了解析摄动解的正确性. 将摄动解中临界阻尼比和轮毂角速度脉动幅值的无量纲参数作为评价系统稳定性能的指标. 通过数值算例,分析了轮毂半径、轮毂角速度平均值和脉动幅值、梁长以及速度传感器的反馈增益系数对系统稳定性区域的影响. 研究结果表明,梁长、轮毂半径、脉动幅值会降低系统稳定性,反馈增益系数可以提高系统稳定性,而轮毂角速度平均值与系统稳定性之间有非单调的关系. 为进一步设计压电旋转机械结构提供了理论依据.      

含非完整界面的功能梯度压电材料Ⅲ型裂纹问题

本文研究了含非完整界面的功能梯度压电复合材料的Ⅲ型裂纹问题．此裂纹垂直于非完整界面,采用弹簧型力电耦合界面模型模拟非完整界面．界面两侧材料的性质,如弹性模量、压电常数和介电常数均假定呈指数函数形式且沿着裂纹方向变化．运用积分变换法将裂纹面条件转换为奇异积分方程,并使用Gauss-Chebyshev方法对其进行数值求解．根据算例结果讨论了一些退化问题并分析了裂纹尖端强度因子与材料的非均匀系数和非完整界面参数的关系．     

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．。     

随机压电智能桁架结构闭环控制概率动力响应分析

针对随机压电智能桁架结构研究了基于概率的结构闭环控制系统动力响应分析模型与方法．考虑结构的物理参数、几何尺寸、外荷载幅值以及闭环系统控制力同时具有随机性时，利用振型迭加法导出了结构动力响应随机变量的数字特征计算表达式．通过算例考察了智能结构物理参数、几何尺寸、外荷载幅值以及控制力的随机性对结构闭环控制系统动力响应的影响，并获得了若干有意义的结论．     

具有分支电路的可控压电阻尼减振技术

对近10年来国内外关于具有分支电路的可控压电阻尼减振技术研究的进展进行了较为详细的评述和讨论.文中首先说明了具有分支电路的压电阻尼减振技术的基本原理和基本形式,然后较为全面的评述不同形式基本分支电路压电阻尼系统的基本特点和研究进展,在讨论了以基本分支电路压电阻尼系统为基础的各种具有可控特性的分支电路压电阻尼系统(包括半主动的和主动-被动杂交的分支电路压电阻尼系统)的研究与发展之后,说明了这种技术在实际工程中的应用,最后建议了今后应深入研究的问题.      

压电弯曲元的夹层梁解析模型

压电弯曲元是一类传感和作动器件,已得到广泛的应用．基于一阶剪切变形理论发展了压电弯曲元夹层梁解析模型,对梁截面采用统一转角并将耦合电势沿厚度的分布假设为二次函数,进一步修正了横向剪应变对电位移的影响．以弯曲元简支梁自由振动为例进行数值分析,解析模型解与二维精确解相比具有良好的精度,为分析弯曲元动力机电响应提供了良好的解析模型．     

一种高灵敏的压电免疫传感器用于高密度脂蛋白的测定

采用自组装单层膜(SAMs)技术在压电石英晶体的金电极表面组装巯基丙酸SAMs,以盐酸1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)作偶联剂,以共价键合方式固定高密度脂蛋白抗体,研制成一种高灵敏的压电免疫传感器用于检测人血清中低含量的高密度脂蛋白。利用压电装置的实时监测功能,考察了巯基丙酸在金电极表面的自组装成膜过程与机制;研究了晶振固定抗体及其反应结合抗原的液相振荡行为和传感特性。传感器采用初始速率法测定高密度脂蛋白的线性浓度范围为1.63~18.8 mg.L-1,检出限为0.82 mg.L-1。     

Band gap control of phononic beam with negative capacitance piezoelectric shunt

Periodic arrays of negative capacitance shunted piezoelectric patches are employed to control the band gaps of phononic beams. The location and the extent of induced band gap depend on the mismatch in impedance generated by each patch. The total impedance mismatch is determined by the added mass and stiffness of each patch as well as the shunting electrical impedance. Therefore, the band gap of the shunted phononic beam can be actively tuned by appropriately selecting the value of negative capacitance. The control of the band gap of phononic beam with negative capacitive shunt is demonstrated numerically by employing transfer matrix method. The result reveals that using negative capacitive shunt to tune the band gap is effective.     

指数形压电声笔的设计和应用

压电声笔是各种声坐标录取装置的重要组成部分,高性能的声笔对于该装置的接收机和其它信号处理部分的研制会带来很大的方便,对装置的有效工作面积有直接的影响,对整机的精度有重要的作用。本文主要介绍从波动方程入手,根据变幅杆原理进行超声笔设计的方法。并根据实用要求测试了声笔的性能:工作频率为200kHz,垂直于工作面的水平指向性为360°,可以在与工作面的夹角为30°—90°的任何正常书写角度上使用,它发出的声信号强度比普通声笔(非变幅杆型)大6倍以上,并测定了几个典型点的振幅值,振幅放大系数大于6。符合设计要求,已在某些声坐标录取装置上获得了满意的应用。如按半波长振子的原理并配以简单的结构,能够很方便地获得当笔尖发射超声的同时,还能在传输介质的表面上留下笔迹,使用方便自由,外形和尺寸与普通钢笔相似。     

超声波电机的原理与应用

 超声波电机(Ultrasonic Motor，USM )是国外近20年发展起来的一种新型电机。事实上，在超声波电机问世之前，已有以压电效应进行驱动的电机，但其频率并不局限于超声波范围内。早在1984年，威廉和布朗就申请了“压电马达”的美国的专利；1964年，前苏联基辅理工学院设计了第一个压电旋转电机；1970～1972年西门子和松下发明了压电步进电机，不过因为无法达到较大的输出转矩而没能实际应用。1980年日本指田年生研制成超声波压电电动机（即现代意义上的超声波电动机），克服了传统压电电动机转换效率低和变位微小的缺陷，使压电电动机进入工业实用阶段。