压电主动构件机电耦合动力学建模

基于压电弹性体的本构方程和一维杆波动理论,考虑其变形产生的自感应电场和附加动态电容的影响,首先推导出压电堆的动力学模型。在此基础上,利用力学等效原理,建立了压电主动构件的等效机电耦合动力学模型,揭示了压电主动构件的力学工作特性。实验结果表明该等效机电耦合动力学模型是合理、有效的。     

基于ANSYS的压电陶瓷材料有限元仿真分析

介绍了压电效应与压电陶瓷材料相关理论,利用压电材料的正压电效应,可以将机械能转换为电能,ANSYS大型有限元分析软件可进行力电耦合场分析,利ANSYS对压电陶瓷薄膜的力电转换进行有限元模拟与分析,对压电薄膜施加一定外力,分析产生的电压特性。     

薄板压力容器盖的热-结构耦合有限元分析

对复杂薄板结构压力容器盖有限元模型的建立进行了研究,计算了压力容器盖在热、压力载荷作用下的温度场、应力及变形,并进行了热结构耦合分析,得到并分析了薄板结构的压力容器盖在实际工况下的应力场,校核了其安全性,为薄板承压结构更深入地分析研究提供理论参考.     

压电类智能层合结构的ANSYS仿真分析

分别介绍了压电类智能结构的基本概念及其在土木工程中的应用、大型有限元分析软件ANSYS及其耦合场分析功能.并运用有限元软件ANSYS强大的耦合场分析功能计算了压电智能层合梁在静电场中的位移、应力和谐振模态.     

压电石英晶体扭转效应的ANSYS分析

在通过各向异性弹性理论和麦克斯韦理论研究Y 0°切型石英晶片的扭转效应,得出其扭转应力场和非线性极化电场分布的基础上,利用AN SY S的耦合场分析验证了压电扭转效应的存在.通过建模、划分网格、求解和后处理几个典型的步骤得到Y 0°切型石英晶片的应力值和极化电压,显示其与所加载的扭矩值成明显的线性关系.而采用分割电极的方法进行实验,其数据也证明了理论分析及有限元分析的正确性.     

复合压电振子的ANSYS模态分析

在ANSYS的软件平台上,利用有限元分析方法对复合压电圆片振子进行建模仿真实验,得到在不同边界条件下复合压电振子弯曲振动一阶模态及振幅分布图,仿真振动频率与理论计算值非常接近.相对传统振动模式分析方法,此方法更为简单、直观.     

基于COMSOL Multiphysics压电道路中压电陶瓷的发电仿真

该文以COMSOL Multiphysics仿真为基础,分别建立了不同几何形状的三维图像,在限制无关变量的情况下,探讨了不同形状的压电陶瓷材料发出电能的大小,为压电道路中压电单元的铺设做了辅助研究。并且做了相关的参数化分析,验证压电陶瓷发电规律随荷载的变化关系研究发现,正八棱柱体在限制其他无关变量的前提下,使用相同体积的压电材料和相同载荷的作用下发出的电能最多。     

典型薄膜空间结构耦合动力学仿真分析

对典型薄膜空间结构运动过程进行动力学仿真,通过有限元仿真计算求解薄膜空间结构运动过程的动力学响应,分析结构展开过程的构型变化、应力分布情况;通过分析薄膜空间结构系统动能变化研究其运动过程及展开稳定性问题.利用非线性有限元软件SAMCEF Mecano对自碰撞、矩形展开和弹性气球充气扩展3种典型薄膜空间结构进行有限元建模,通过定义薄膜与薄膜的自接触、薄膜与柔性结构接触完成耦合状态下的数值仿真运算.仿真结果表明,运用SAMCEF Mecano可以实现薄膜空间结构典型运动方式的耦合动力学仿真分析;薄膜空间结构动力学特性受不同运动方式影响;薄膜结构展开速率越小其展开稳定性越好.      

压电分流阻尼的虚拟实现

提出压电分流阻尼技术的虚拟实现方法,用主动控制的方法来真实地模拟被动压电分流阻尼器的效果。利用压电分流阻尼系统的动力学基本方程设计反馈控制器,建立相应于LR串联分支电路的反馈控制结构,整个闭环控制系统稳定或渐进稳定。虚拟实现方法避免了大电感的要求,可以在线调节电感和电阻的数值以适应环境的变化,克服了物理压电分流阻尼器的两大缺陷。数值仿真结果表明,虚拟实现方法能够有效地控制连续结构的振动。     

压电分流阻尼系统的重置开关控制

对于具有压电分支电路系统的结构提出一种新颖的重置开关控制方法，建立了基于能量释放的控制律来减小系统的总能量：当电路中电感储存的能量达到最大值时，将电路开关短时断开并释放电感储存的能量，当电路开关再次合上后，电感无能量回传给被控结构，从而减小流入被控结构的能量，保证了控制系统的稳定性．对一个悬臂粱的数值研究表明，重置开关控制方法对结构的振动具有明显的控制效果，而且其抑制脉冲响应的性能要优于被动压电分流阻尼技术，对环境和系统参数变化的敏感性比被动压电分流阻尼技术的小．     

薄板动力分析的双向有限条法

本文采用双向有限条将板划分成两组方向互相垂直的板条，采用满足边界条件的 梁函数组成相应节线的坐标函数，使节线的交点满足变位协调条件．在两组节线分割 成的各矩形域，由康斯曲面插值确定一点的变位，然后用瑞里－李兹法求解了板的动 力问题，并在ＩＢＭ上编制了相应的程序，若干算例表明这种算法比较准确、简便．     

四边简支压电功能梯度矩形薄板的屈曲

基于经典板理论, 假设材料的电弹参数为板厚方向坐标的幂函数, 采用含压电耦合项的修正层合理论, 推导了压电功能梯度薄板在电载荷作用下的屈曲方程, 并利用Navier解, 得到四边简支矩形薄板在均匀电场下的屈曲临界电压. 在此基础上, 讨论了板的几何尺寸、 材料梯度指数的变化和中面变形等因素对临界电压（电载荷）的影响. 结果表明, 压电材料的梯度化对其稳定性产生较大的影响.     

基于压电分支阻尼的多模态电路被动控制的研究和应用

该文对基于压电阻尼技术的结构多模态振动控制进行了探讨和研究,从理论上对其能量转换技术,即压电阻塞电流分支电路原理及其优化电路进行了分析和说明.最后以根部粘贴有压电陶瓷片的悬臂梁结构为例,设计了相应的阻塞电流分支电路,并对该结构的一阶和二阶模态振动控制进行了实验研究和数据分析.结果表明:可以对2个振动模态同时进行衰减,减振效果良好.     

基于压电模态响应智能识别结构的动态荷载

基于对智能层合板结构的模态分析，提出由结构的压电模态响应反演瞬态荷载时间历程的有限元方法，介绍了压电模态传感器的实现原理，并给出了由实测压电单元输出得到结构模态响应的计算公式，采用无条件稳定的精细逐步积分法求解结构的模态动力学微分方程，构造了通过结构的模态响应反求荷载列阵的迭代算法，该方法作为动态激励的压电模态响应易于实时监测，迭代过程简单可靠、计算速度快、识别精度较高，适用于任意形状和边界条件的复杂型智能结构，实例表明了该方法的可行性。     

环形肋板动反力分析

基于弹性波传播理论和板的弯曲振动方程，分析了环形薄板的伸缩振动和弯曲振动的特性，推导了与边界位移、振动频率有关动反力的方程，并计算了径向动反力随周向波数ｎ和振动频率变化的趋势．     

周边固支弹性圆薄板在耦合场作用下的分岔与混沌分析

在已建立弹性圆薄板的非线性机械场与电磁场耦合运动方程的基础上,给出了机械载荷与横向稳恒磁场、环向电流共同作用下的周边固支弹性圆薄板的振动方程．应用Runge-Kutta法求解方程,得到圆薄板的弹性动力解．变化磁感应强度及电流密度幅值,使系统由周期状态进入混沌状态,并由分岔图、Lyaponov指数图来判定系统是否进入混沌状态．通过对位移波形、相平面轨迹和庞加莱截面分析,以及讨论磁场与电流对系统参数的影响分析,指出：变化电、磁参量,可对弹性圆薄板的运动状态实施控制．     

双辊薄带凝固过程的宏观-微观耦合数学模型

以热焓法处理结晶潜热和以假设的流线边界划分网格节点,在对KGT枝晶生长动力学模型进行修正的基础上,引入异质形核模型和柱状晶等轴晶转变(CET)模型,建立了双辊薄带凝固过程的宏观-微观耦合数学模型.同时,以固相分数为媒介,采用宏观微观不同的网格尺寸和时间步长,通过对柱状晶生长前沿的追踪,实现了宏观-微观模型的耦合求解.实验表明:数学模型预测的薄带凝固组织中的柱状枝晶间距和取向度与实测值基本吻合,说明所建数学模型是可靠的,可用此模型研究工艺因素变化对薄带凝固组织的影响.     

双端固支梯形梁压电俘能器机电耦合模型与试验分析

针对环境中的低频振动能量,基于双端固支梁压电结构,建立了梯形梁压电俘能器的机电耦合振动模型,并通过试验对其进行了验证.结果显示,数学模型与试验结果相吻合.当梯形梁结构在1阶谐振（96.85 Hz）状态,且激励加速度2 m/s2时,结构单侧开路输出电压峰值可达44.43 V,最大输出功率为6.16 mW.另外,双端固支梯形梁结构与矩形梁结构的比较试验结果显示,双端固支梯形梁压电结构可以有效降低谐振频率,输出开路电压较矩形结构提高22.7%,输出最佳负载功率较矩形结构提高33.0%.      

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