新型压电复合材料OPCM传感性能试验研究

传统的压电传感器不具有压电正交异性，因此不适合用于检测构件特定方向应力和应变．将压电陶瓷材料相与环氧树脂基材料相复合，构造出具有压电正交异性的新型压电复合材料，并对其传感性能进行标测．试验研究结果表明这种新型压电复合材料不但具有灵敏度高、线性度好和性能稳定等优点，可用作传感元件和驱动元件；而且还具有非常明显的正交各向异性，更适合于测定构件任一方向的应力和应变．     

压电陶瓷驱动梁的变形分析及试验研究

利用逆压电效应可以研制各种驱动器．将片状的压电陶瓷(PZT)作为驱动器，对称地粘贴到梁的上下表面，在极性相反的外部电场的作用下，使驱动构件发生弯曲变形．在推导了粘贴有PZT压电驱动片梁的弯曲应变分布表达式的基础上，通过分析驱动片的纵横应变分布，提出了用横向定向加固的方法使压电陶瓷驱动元件表现出明显的正交异性，从而提高了压电驱动的效率，最后通过实验进行了对比验证．     

基于OPCM声发射传感器的新的SHM技术

提出将地震工程中反射地震法与新型正交异性压电复合材料OPCM声发射（AE）传感技术相结合，应用到土木工程结构健康监测SHM系统中．用细观力学方法分析OPCMAE传感元件的正交异性特征，此特征克服了传统的单一压电陶瓷（PZT）换能器在监测过程中无法避免的土木工程结构构件侧面反射信号干扰的难题，采用椭圆损伤定位法确定损伤位置，使反射地震法与AE传感技术应用于SHM系统成为可能．设计了性能对比实验，在混凝土试件表面分别布置PZT元件和OPCM元件，验证了新的SHM技术应用于混凝土SHM系统的可行性以及OPCM元件避免侧面反射信号干扰的能力。     

压电智能结构的变形传递因素分析

对称粘贴在梁结构上下表面上的压电元件在外部电场的作用下能使梁结构发生弯曲变形。通过分析驱动构件与结构中的应变分布，基于均匀应变假设，建立了压电智能结构的变形传递模型及其应变传递因子。采用数值模拟的方法分析了驱动机构和粘贴层的尺寸大小和力学性能对应变传递因子的影响，提出了提高压电驱动机构性能的方法：     

智能悬臂梁有效弯矩的理论分析与确定方法

利用压电材料的逆压电效应可将其制成驱动元件，即当对它施加电压时，由于电场的作用造成压电元件变形。智能悬壁梁，如压电驱动器采用对称安装，在极性相反的控制电压作用下，产生纯弯曲控制力矩，通过分析智能梁横载面上的应变分布，推导出由压电驱动器应变产生的有效左的理论计算公式，并给出确定有效弯矩的两种方法。     

正交异性复合材料单向板非弹性主方向的裂纹尖端应变与位移

本文给出了正交异性复合材料单向板非弹性主方向在对称载荷作用下的裂纹尖端应变与位移的计算公式。作为特例,还给出了弹性主方向的Ⅰ型裂纹尖端应变与位移的统一表示式。     

基于FEM的水泥基压电复合材料的性能分析

建立了1-3型水泥基压电复合材料的有限元模型,并对其进行了静力分析、模态分析和瞬态动力学分析。得到了水泥基压电复合材料的内部应力应变分布、水泥基体对复合材料压电性能的影响、复合材料的厚度振动模态和在动态载荷下的响应情况。发现水泥基压电复合材料产生的驱动应变和节点应力都集中在压电陶瓷柱上,高泊松比和低弹性模量的水泥基体能够增加复合材料的压电性能;低频下水泥基压电复合材料的振动特性与压电陶瓷相同,且对外部的动态激励有着良好的线性响应。     

双材料非弹性主方向半无限界面裂纹应力场

利用坐标轴不平行于弹性主方向的应力、应变变换公式,并结合复合材料断裂复变方法,对正交异性双材料非弹性主方向半无限界面裂纹问题进行了研究,得到了用弹性主方向坐标系工程参数表示界面裂纹尖端的应力场、位移场。并给出双材料参数对半无限界面裂纹尖端应力场的影响规律。     

压电非均衡复合材料变形有限元分析

利用基于一阶剪切层合板理论的四节点矩形压电层合板板有限单元，分析了在外载荷和驱动电压相同的情况下,五种不同铺层形式的压电复合材料变形的规律；同时对压电非均衡复合材料中弯-扭耦合系数对其变形规律的影响进行了初步的研究。研究结果对今后设计压电非均衡复合材料具有一定的指导意义。     

具有压电元件功能梯度梁的振动控制

考虑一具有压电元件的功能梯度弹性梁. 假设功能梯度材料的物性参数为梁厚度方向坐标的幂函数, 考虑电场作用对结构变形的影响, 应用哈密顿原理, 导出了具有压电元件功能梯度弹性梁的动力学方程, 得到了两端简支功能梯度梁的固有特性与电场强度间的关系. 在此基础上, 通过数值算例讨论了电场强度、 材料的梯度指数等对梁固有特性的影响. 结果表明, 材料梯度化可影响梁的固有频率, 在结构设计中应予 以考虑. 通过调整作用在执行元件上的电场强度可以实现对梁振动特性的控制.     

压电材料静力耦合机理的三维解析及简化分析

在三维压电材料本构方程的基础上,推导出了用位移和电势表示的三维横观各向同性材料的平衡微分方程．考虑到平面问题的广泛性,推导得到了三维压电材料的弹性常数在二维情况下的表达式,为二维理论分析作出了准备．同时,还考察了受垂直于极性轴的轴向力的压电材料的三维解析解,得到了这种情况下的位移和电势分布情况．进而,简单分析了压电材料中弹性常数与工程常数之间的关系     

Fe3Al合金形变诱导有序显微组织变化及合金元素的作用（Ⅰ）

研究了Fe3A1基金属间化合物合金的室温变形和高温蠕变特点。结果表明，Fe3A1合金室温形变将发生诱导无序化现象.蠕变过程中不仅发生形变诱寻无序化现象，而且发生蠕变加速有序转变现象，形变诱导存序显微结构变化将淡化原始结构对蠕变断裂寿命的影响.     

用于自适应可展结构的压电式智能主动杆

为自适应调节和改善可展结构动力学性能 ,研制了一种具有传感和作动双重功能的智能主动杆。利用压电材料的正逆压电效应 ,建立了压电微位移作动器的设计模型。给出了智能主动杆的组成和工作原理。研制了一种用于自适应可展结构的新型智能主动杆。该主动杆由压电作动器、微位移传感器、压力传感器等组成 ,具有输出微位移和压力 ,及对位移和压力监测的功能     

土木工程智能结构中传感器原理与应用

智能材料结构起源于 90年代初的航空、航天领域 ,近年来在医学、船舶、建筑等领域也迅速形成了智能材料结构在该领域的应用研究热点 土木工程智能结构是集传感、控制和驱动等功能的工程结构 ,其中 ,传感元件的功能及其特性至关重要 文中重点介绍了应用于土木工程智能结构中的压电材料、光导纤维、形状记忆合金、电阻应变丝和碳纤维等传感元件的传感机理及相关的应用领域以及电脉冲时域反射技术在土木工程中的应用 上述传感元件及传感技术在土木工程结构的健康检测、安全评估和大型结构的抗震工作中有着重要和广阔的应用前景     

集成三维力传感器的微夹持器设计与试验 

设计了一种集成三维力传感器微夹持器,通过压电陶瓷堆驱动和柔性铰链放大来实现夹持动作.微夹持器的弹性体为2个L型结构,对L型结构进行了优化设计和受力仿真分析,在2个L型结构的相应敏感部位分别粘贴3组应变片对空间三维力进行测量.通过试验验证了微夹持器的合理性和实用性.
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复合材料构件气动载荷响应主动控制技术研究

飞机由于高频涡流的作用，局部复合材料构件承受面外脉动冲击载荷，产生累积疲劳损伤。本文采用１３型压电片粘贴在复合材料构件表面，测量构件在交变气动载荷下的应变，应用自适应振动前馈控制原理，施工加电压主动控制压电驱动器的变形，实现对复合材料构件的应用变驱动，     

压电智能结构疲劳裂纹扩展试验研究

在结构表层铺设压电元件,利用压电元件能够实现力学量和电学量之间相互转化的独特性能,可将其用作传感器和驱动器,赋予材料和结构智能的能力.采用PSN-1型压电材料作为驱动器,基体材料为镁合金,与外部电源结合构成了智能结构系统.对这一系统进行了疲劳裂纹扩展试验研究,并将智能结构试验结果与常规结构试验结果相比较,试验结果证明压电激励对结构的疲劳裂纹扩展速率有一定的影响.     

带裂纹的正交各向异性的解法

本文从板的经典理论出发,导出了两对边简文,另两对边自由的正交各向异性短形板在自由边界上受单位集中弯矩作用时的Gteen函数,并以此作为基本解,应用边界积分法求得了两对边简支、另两对边自由,在垂直于简支边的对称线上有穿透性裂纹的吏交各向异性板在该对称线上的弯矩。