陶瓷体积分数对水泥基压电复合材料性能的影响

采用切割-填充法，以硫铝酸盐水泥为基体，铌镁锆钛酸铅（简称PMN）为压电功能体制备了1—3型硫铝酸盐水泥基压电复合材料。研究了压电陶瓷体积分数对1—3型水泥基压电复合材料的压电性能和介电性能的影响。结果表明：随着PMN体积分数增大，压电应变常数d33呈非线性增大，压电电压常数g33呈非线性减小。平面和厚度机电耦合系数Kp和Kt及介电常数εγ，随PMN体积分数的增大而增大，在低频段和高频段，其介电常数随频率的变化较平稳，表现出良好的介电频率稳定性。     

掺杂对0-3型水泥基压电复合材料性能的影响

以硫铝酸盐水泥为基体,铌锂锆钛酸铅压电陶瓷(PLN)为功能体,采用压制成型法分别制备掺加锶铁氧体和钡铁氧体的0-3型水泥基压电复合材料.分析讨论锶铁氧体和钡铁氧体掺杂质量分数对压电复合材料压电性能、介电性能及声阻抗的影响.结果表明,随着锶铁氧体和钡铁氧体掺杂质量分数的增加,压电复合材料的压电应变常数d33和压电电压常数g33均呈现先增大后减小的趋势,且均在质量分数为0.4%时达到极值.压电复合材料的相对介电常数εr和介电损耗tanδ均随着锶铁氧体和钡铁氧体掺杂质量分数的增加逐渐增大.锶铁氧体的掺入对压电复合材料的声阻抗没有显著影响,钡铁氧体的掺入增大了复合材料的声阻抗,掺加锶铁氧体的压电复合材料的声阻抗更接近于混凝土的声阻抗.     

压电陶瓷用于柔性悬臂梁振动控制的试验研究

依据压电陶瓷驱动器的振动控制原理和梁表面的应变方程确定压电陶瓷片在悬臂梁上的粘贴位置,采用独立模态控制方法对柔性悬臂梁进行振动主动控制试验研究.为提高信噪比并保证后继控制的可靠性和有效性,对传感信号进行了滤波处理.试验结果表明,将压电陶瓷片布置在悬臂梁的合理位置上并采用主动控制方法,可以有效地抑制悬臂梁的振动,使悬臂梁前3阶模态的加速度及响应谱峰值均减小40%左右.     

压电陶瓷/硫铝酸钡钙矿物复合材料的压电性能

采用压制成型法，以硫铝酸钡钙水泥矿物为基体制备了0—3型压电复合材料。分析讨论了铌锂锆钛酸铅（PLN）质量含量对压电复合材料压电性能的影响。结果表明，在极化工艺参数为：极化电场强度为5kV／mm；极化时间为20min；极化温度为80℃的条件下，以硫铝酸钡钙水泥矿物作为基体的压电复合材料的相对介电常数εγ，和压电应变常数d33随着PLN质量含量的增加非线性增长，其值接近立方体模型理论值，随着PLN质量含量的增加，平面和厚度伸缩机电耦合系数Kp、Kt增大。     

硬涂层材料对碳纤维增强复合材料叶片的振动特性影响

针对两类具有压电和压磁效应的典型陶瓷基材料的硬涂层,考虑硬涂层材料和碳纤维增强复合材料各向异性特征,建立硬涂层-碳纤维增强复合材料叶片动力学模型,基于模态分析的方法得出硬涂层材料对叶片固有频率的影响,采用谐响应分析方法研究叶片的振动响应特性,并对叶片不同转速下的固有特性进行分析。研究了硬涂层材料涂覆的厚度及位置对碳纤维增强复合材料叶片振动特性的影响,结果表明,具有压电效应的硬涂层材料涂敷在碳纤维增强复合材料叶片上可以减小振幅,从而达到减振的目的,且涂敷在叶盆上的减振效果优于涂敷在叶背上。     

利用压电陶瓷对柔性悬臂梁进行主动控制试验研究

通过对压电陶瓷作动器(包括智能传感器和驱动器)对柔性悬臂梁进行正位反馈控制的试验研究,得到了模态振动控制与瞬时脉冲振动控制的振动响应曲线,并分别对有控与无控情况进行对比.结果表明利用压电陶瓷以及正位反馈控制算法能够有效抑制外界激励下的一阶、二阶模态振动引起的结构振动.     

不同柱高对1-3-2型压电复合材料性能的影响

以环氧树脂和铌镁锆钛酸铅(PMN)为原料,采用切割-浇注法制备1-3-2型环氧树脂基压电复合材料。分析讨论陶瓷柱的高度对1-3-2型压电复合材料压电性能、机电性能的影响。结果表明:随着1-3-2型环氧树脂基压电复合材料的柱高的增加,复合材料的压电应变常数d33和压电电压常数g33均增大;随着柱高的不断增加,复合材料的厚度模对应的频带不断变窄;厚度机电耦合系数呈现增大的趋势。     

实验应变模态分析原理和方法

在复杂结构的动态设计中，应变测量和应力计算是分析结构在动载下进行强度 设计和疲劳寿命估算的关键。文章给出了预测振动应交响应的模态模型；并从这一基本 模型出发，系统阐明了应变传递函数的构成特点，测试方案以及模态参数识别的４种方 法。模态模型及各参数一经确定，便可用以计算任意载荷条件下的应交响应，应力响应 也就可以计算。     

声发射方法表征B_4C/6061Al复合材料疲劳损伤机制

对B_4C/6061Al复合材料在疲劳载荷作用下的声发射响应和动态弹性模量进行了研究,综合表征了复合材料的疲劳损伤与裂纹萌生机制。检测了B_4C增强铝基复合材料在应力控制拉-拉疲劳试验下的疲劳性能,通过建立模型分析复合材料的断裂机理并通过动态弹性模量-声发射耦合方法分析B_4C/6061Al复合材料在疲劳载荷作用下的疲劳损伤机制;同时使用扫描电镜观察复合材料断口形貌,分析其断裂行为;最终通过所建立的模型分析复合材料断裂机理,并通过动态弹性模量-声发射耦合分析B_4C/6061Al复合材料在循环载荷下的疲劳损伤机制,建立复合材料塑性应变能、疲劳应变之间的线性关系。     

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．     

考虑非等长应变的磁电层合材料低频磁电响应特性

本文提出了一种考虑非等长应变的磁电层合材料低频磁电响应模型.该模型以剪切应力传递应变为基础,采用应力函数法分析了磁致伸缩层、压电层的应力和应变,利用粘接处的应变相等,求出了开路状态下磁电层合材料L-T模式的低频磁电响应特性.该模型能研究磁致伸缩材料的柔顺系数、压磁系数、层合比、压电材料的机电耦合系数、压电系数等参数对磁电电压系数的影响,并与等效电路法、两种考虑退磁场的等效电路法以及实验结果进行了对比研究.针对Terfenol-D/PZT/Terfenol-D的研究结果表明:理论结果与实验结果误差为5.42%,与其他方法相比,本文的结果与实验结果吻合得更好.     

层状周期压电复合材料的动态有效性质分析

基于细观力学的均匀化理论,对层状周期压电复合材料进行均匀化处理。推导了布洛赫波下层状周期压电复合材料的均匀化本构关系及频散关系,并通过退化验证了理论推导的正确性。以PZT-5H/BaTiO_3复合而成的层状周期复合材料为例进行数值计算,得到了动态有效模量与频率之间的关系。将经典弹性问题的均匀化理论推广到了压电耦合问题,为预测压电复合材料动态力学性能提供了方法。     

低灰量水泥土动力特性试验研究

低掺量水泥改良土在路基填料中的应用日益广泛,通过低掺量水泥改良后的粘性土的动三轴试验分析研究,研究了水泥土动强度、变形特性和振动液化性能及其影响因素,通过试验应力-应变分析,得出了Hardin-Drnevich动力本构模型实验参数.实验研究还表明应力水平对动应力应变具有显著影响;水泥改良土低掺量配比设计中,试验研究结果表明在3.0%～5.0%之间存在一个合理低掺量;水泥改善了土体的抗振动液化性能,围压σ3c=200 kPa时,3.0%和5.0%掺量的水泥土动态孔隙水压力发生的临界应变值分别为3.3×10-2和5.4×10-2.图11,表7,参22.     

复合材料定向管动力响应及优化分析

为掌握复合材料定向管的动态力学性能,了解复合材料定向管动力响应的应力、应变和变形位移情况,建立了复合材料定向管受载的力学模型,利用动力有限元法仿真计算了火箭弹的发射过程,然后对定向管壁厚值进行了对比优化分析.结果表明:动力有限元法是有效的仿真计算方法,复合材料定向管在发射开始阶段产生的响应应力和应变较大,后端产生的响应应力和变形位移比前端大,确定的合理壁厚值范围为3.6～4.1mm.该研究为某火箭炮复合材料定向管的研制提供了参考.     

水泥改良土力学特性试验研究

在大量动静三轴试验的基础上,研究了水泥改良土试样的应力-应变关系,掺和比及围压等影响因素,以及临界动应力、累计塑性应变、弹性应变及回弹模量的变化规律,同时,还研究了水泥土的回弹模量和动弹性应变与振动次数的变化规律.试验结果表明:水泥土的应力-应变曲线呈软化型,存在明显的应力峰值点;动应力存在一个临界值,土体的变形分为衰减型、破坏型及临界型;水泥土的临界动应力是素土的两倍以上,随掺和比的增加而增长,但增长趋势变缓.     

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，     

基于库伦理论的桥面混凝土动态力学特性分析

在桥面水泥混凝土铺装层病害日益增加的背景下,为了分析在车辆动荷载作用下桥面水泥混凝土的力学性能,改善桥面铺装层使用效果,基于Coulomb理论的剪切破坏条件,通过室内试验制作圆柱水泥混凝土试块,采用SHPB试验装置对试块施加不同的冲击荷载,研究不同强度水泥混凝土试块的破坏形态、动态抗压强度和应力应变特征。结果表明：冲击荷载引起的水泥混凝土试块由块状失效破坏到粉碎状失效破坏;冲击荷载能够增强混凝土的抗压强度,对强度较低的水泥混凝土增强效果更明显,且动态抗压强度增强率最高为143.7%;在动态力学作用下水泥混凝土应力应变曲线也呈现四个阶段,随着应变的增加水泥混凝土应力应变曲线斜率变小,从应变硬化转变为应变软化特性。对水泥混凝土动荷载作用下的物理力学特征分析能为工程桥面水泥混凝土铺装层强度提高和性能改善提供一定参考价值。     

基于ANSYS的减速机齿轮有限元分析

采用有限元法研究齿轮轮齿在受到不同载荷的情况下,其齿根弯曲应力和应变的变化情况。结果表明,在静载荷的作用下,齿轮齿根处的最大弯曲应力和最大应变都在许可的范围之内;而当齿轮受到冲击,在动载荷作用下,齿根处的应力大于齿轮材料的屈服极限。结合对断齿形貌的分析,可推断出轮齿的断裂是在出现疲劳裂纹后受冲击载荷作用而产生的过载断裂。     

力电冲击荷载下PZT/复合材料梁界面断裂分析

基于非线性有限元方法,对力电冲击荷载作用下PZT/复合材料梁界面断裂进行了研究.通过虚裂纹闭合技术计算了界面裂纹前缘的能量释放率随时间变化的响应曲线,并且采用接触单元防止PZT片和界面裂纹分层前缘的复合材料发生穿透,然后通过比较证明了该求解方法的有效性,最后通过典型算例讨论了压电效应、界面接触、电压、铺层角度和压电材料阻尼对界面动态能量释放率的影响.研究方法和结论对动态工况下PZT/复合材料界面止裂设计具有一定的参考价值.