局部粘贴压电宏纤维致动器的水下弹性结构机-电-液耦合振动特性

作     者：顾霆 娄军强 杨依领 陈特欢 陈海荣 魏燕定 GU Ting;LOU Jun-qiang;YANG Yi-ling;CHEN Te-huan;CHEN Hai-rong;WEI Yan-ding

作者机构：宁波大学机械工程与力学学院浙江宁波315211 浙江大学浙江省先进制造技术重点研究实验室浙江杭州310027 

出 版 物：《振动工程学报》 (Journal of Vibration Engineering)

年 卷 期：2022年第35卷第2期

页      面：387-396页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 080101[工学-一般力学与力学基础] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51975517,52075273,51805276) 浙江省自然科学基金资助项目(LY20E050007) 浙江省省属高校基本科研业务费专项资金资助项目(SJLY2021014) 宁波市自然科学基金资助项目(2019A610112) 

主　　题：水下弹性结构 机⁃电⁃液耦合 水动力 压电宏纤维 局部粘贴 

摘      要：建立了局部粘贴压电宏纤维致动器(Macro Fiber Composite,MFC)的水下弹性结构机⁃电⁃液耦合振动模型,并开展了MFC激励下的水下弹性结构的频率响应实验。采用混合规则法得到了MFC等效体积单元的等效机电耦合参数。基于假设模态法推导了局部粘贴MFC的欧拉⁃伯努利梁的分段归一化振型函数。结果显示粘贴MFC致动器的主动变形段末端的变形量仅为被动变形段末端的3%,局部粘贴MFC致动器弹性结构的模态振型较匀质等截面梁结构发生了明显变化。建立了包含MFC致动器等效驱动力矩、周围流体水动力载荷及弹性结构振动特性的水下弹性结构机⁃电⁃液耦合振动模型。基于搭建的实验平台,测试得到了MFC不同激励频率下水下弹性结构的频率响应特性,实验结果表明:耦合动力学模型的理论预测结果与结构实际振动的幅频特性和相频特性基本一致,证明了所建立机⁃电⁃液耦合振动模型的有效性。