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阻尼可调局域共振梁的设计与试验分析

振动与冲击 2024年第14期 217-223页

作者：袁玮婷毛崎波李宪泽赵迪南昌航空大学飞行器工程学院航空工业陕西飞机工业有限责任公司

局域共振型声学超材料能够形成低频局域共振带隙，控制弹性波传输，为实现结构减振降噪提出了新的思路。针对局域共振单元的阻尼对弹性波带隙的影响，设计阻尼可调的局域共振梁，进行数值计算及试验分析。提出通过外接分流电路与惯性作... 详细信息

局域共振型声学超材料能够形成低频局域共振带隙，控制弹性波传输，为实现结构减振降噪提出了新的思路。针对局域共振单元的阻尼对弹性波带隙的影响，设计阻尼可调的局域共振梁，进行数值计算及试验分析。提出通过外接分流电路与惯性作动器串联，实现阻尼可调的振子单元，并分析分流电路参数与阻尼之间的关系；最后引入负电阻分流电路实现对分流惯性作动器阻尼的调节，并拓展局域共振梁的带宽。数值计算和试验分析结果表明，局域共振梁存在最佳阻尼比范围。当惯性作动器等质量时，分流电路总电阻在1.535 2～5.571 1Ω内取值，带隙宽度达到最大；当相邻惯性作动器质量间隔为5 g时，总电阻在1.476 9～3.257 7Ω内取值，带宽达到最大；当质量间隔为10 g时，总电阻在0.986 2～2.046 9Ω内取值，带宽达到最大。

关键词：局域共振型梁阻尼调节分流电路惯性作动器

一体化传感-作动器设计及其在板腔结构主动减振降噪中的实验研究

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振动工程学报 2024年

作者：陈明浩毛崎波吴锦武彭丽华李琦南昌航空大学飞行器工程学院

矩形封闭空间内的振动和声辐射控制一直是工程领域的重要挑战。本研究提出了一种新的解决方案，即采用传感-作动器控制系统，由扬声器、基座和压电陶瓷传感器组成。这一设计具有轻量化、低固有频率和传感/作动一体化设计等优点。然而，... 详细信息

矩形封闭空间内的振动和声辐射控制一直是工程领域的重要挑战。本研究提出了一种新的解决方案，即采用传感-作动器控制系统，由扬声器、基座和压电陶瓷传感器组成。这一设计具有轻量化、低固有频率和传感/作动一体化设计等优点。然而，一体化传感-作动器采用的应变积分控制方案存在稳定性问题。为了克服这些问题，本文采用带通滤波器的控制策略。研究测试了该自制的惯性作动器力学特性，确定了对声学性能影响最大的结构模态，采用带通滤波器的控制策略，有选择地调节这些结构模态。实验结果显示，自制的惯性作动器能够有效地产生惯性力，同时采用带通滤波器能够有效地减少结构振动，尤其是在控制低频段的前两个声腔模态方面表现出显著效果。这一方法更加灵活地控制封闭空间内的低频噪声，为解决工程环境中的结构噪声问题提供了高效的解决方案。

关键词：降噪结构振动控制带通滤波策略选择性控制

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频率可调惯性作动器的设计与试验研究

振动与冲击 2023年第7期42卷 33-37,53页

作者：何帆毛崎波赖龙程赵迪吴志杰南昌航空大学飞行器工程学院南昌330063

提出用电感-负电阻分流电路来调节惯性作动器的固有频率,使惯性作动器可作为频率可调动力吸振器使用。分析了电感-负电阻电磁分流阻尼的理论模型,随后通过理论和试验分析了惯性作动器固有频率与分流电路参数的关系。以悬臂梁为控制对象... 详细信息

提出用电感-负电阻分流电路来调节惯性作动器的固有频率,使惯性作动器可作为频率可调动力吸振器使用。分析了电感-负电阻电磁分流阻尼的理论模型,随后通过理论和试验分析了惯性作动器固有频率与分流电路参数的关系。以悬臂梁为控制对象,对所设计的可调惯性作动器控制效果进行试验研究。试验结果表明:在保证分流电路系统稳定的前提下,惯性作动器的固有频率随着电感值的降低而增加,惯性作动器的固有频率可以从原来的46.25 Hz调节至111.3 Hz。当惯性作动器固有频率与悬臂梁的固有频率相吻合时,在该固有频率附近悬臂梁的振动幅值降低90%。由此验证了所提出的通过电磁分流电路可以调节惯性作动器固有频率,在不改变惯性作动器物理结构的基础上,使其固有频率能跟踪受控结构的外干扰力频率,就可以充分发挥惯性作动器的吸振能力,最大限度地抑制结构振动。

关键词：固有频率调节电磁阻尼电感-负电阻电磁分流电路

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基于负电阻电磁分流阻尼的结构振动控制

噪声与振动控制 2022年第4期42卷 69-73页

作者：李戈毛崎波王永南昌航空大学飞行器工程学院南昌330063 国网上海市电力公司特高压换流站分公司上海201413

提出将负电阻模拟电路接入电磁分流阻尼(Elctromagnetic Shunt Damper,EMSD)的LRC分流电路以中和线圈直流电阻,从而增大电流和控制力,提高振动控制效果。推导将基于LRC分流的EMSD用于控制悬臂梁振动的状态空间模型,数值计算结果表明:加... 详细信息

提出将负电阻模拟电路接入电磁分流阻尼(Elctromagnetic Shunt Damper,EMSD)的LRC分流电路以中和线圈直流电阻,从而增大电流和控制力,提高振动控制效果。推导将基于LRC分流的EMSD用于控制悬臂梁振动的状态空间模型,数值计算结果表明:加入负电阻能有效提高控制水平;LRC分流电路能控制悬臂梁任意一阶模态的振动;在结构固有频率较小时,EMSD能起到多模态控制效果,并且引入负电阻能在一定程度上使这种多模态控制效果更为显著。

关键词：振动与波负电阻电磁分流阻尼 LRC分流电路状态空间模型多模态控制效果

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通过应变阵列测量位移模态与曲率模态

传感器与微系统 2022年第2期41卷 5-8,13页

作者：黄仕卓毛崎波南昌航空大学飞行器工程学院江西南昌330063

针对模态试验中使用加速度计时附加质量大、不易安装且对于结构曲率变化不敏感等问题,提出使用应变阵列测量位移模态与曲率模态。以悬臂梁为例,通过改变应变阵列的布置方法测量梁的位移和曲率模态,并与使用加速度计的模态分析结果进行... 详细信息

针对模态试验中使用加速度计时附加质量大、不易安装且对于结构曲率变化不敏感等问题,提出使用应变阵列测量位移模态与曲率模态。以悬臂梁为例,通过改变应变阵列的布置方法测量梁的位移和曲率模态,并与使用加速度计的模态分析结果进行对比。实验结果表明:通过改变应变阵列布置方法,可有针对性地提取结构的位移模态与曲率模态,且模态识别效果较好。与使用加速度计相比,应变阵列的主要优点在于其附加质量小,易于安装且能适用于复杂结构,成本低廉。

关键词：应变阵列实验模态分析曲率模态位移模态模态参数

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直升机桨叶阵列式压电模态传感器的故障诊断

传感技术学报 2023年第5期36卷 686-691页

作者：王渊德毛崎波黄仕卓赵迪南昌航空大学飞行器工程学院江西南昌330063 中国航发贵州红林航空动力控制科技有限公司贵州贵阳571923

提出了一种基于加权系数的直升机桨叶阵列式压电模态传感器的故障诊断方法。以直升机桨叶为例,以圆形锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)作为压电传感单元。将实验曲率模态作为加权系数设计阵列式压电模态传感器,对PZT在使用过程中易出现的破损和脱... 详细信息

提出了一种基于加权系数的直升机桨叶阵列式压电模态传感器的故障诊断方法。以直升机桨叶为例,以圆形锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)作为压电传感单元。将实验曲率模态作为加权系数设计阵列式压电模态传感器,对PZT在使用过程中易出现的破损和脱层故障进行了实验研究。实验结果表明,基于加权系数的阵列式压电模态传感器的故障诊断方法能对压电阵列中的损伤单元进行准确定位,且其诊断结果具有很高的置信度;所提出的损伤因子可在一定损伤范围内作为损伤程度的指示参数。

关键词：故障诊断模态传感器 PZT 直升机桨叶

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基于极点配置法的电磁分流阻尼优化设计

噪声与振动控制 2022年第6期42卷 19-23,65页

作者：李戈毛崎波王永谢冉南昌航空大学飞行器工程学院南昌330063 国网上海市电力公司特高压换流站分公司上海201413

使用极点配置法解决了机电耦合系数大于等于2时,H2优化以及定点理论不能用于电磁分流阻尼(electromagnetic shunt damper,EMSD)参数优化设计的问题,从而实现结构振动控制。得到了经极点配置法优化的最优调谐比、阻尼比等无量纲参数的解... 详细信息

使用极点配置法解决了机电耦合系数大于等于2时,H2优化以及定点理论不能用于电磁分流阻尼(electromagnetic shunt damper,EMSD)参数优化设计的问题,从而实现结构振动控制。得到了经极点配置法优化的最优调谐比、阻尼比等无量纲参数的解析解。数值计算结果表明:极点配置法能用于解决当机电耦合系数取大数值时,EMSD分流电路的优化设计问题;在时域上,极点配置法对应的衰减系数分别大于基于H∞、H2优化的主导极点决定的衰减系数76.96%、282.47%,从而使得系统暂态分量衰减最快;极点配置法具有良好的鲁棒性。

关键词：振动与波极点配置法结构振动控制机电耦合系数电磁分流阻尼鲁棒性

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随从力作用下悬臂裂纹梁的稳定性分析

机械工程学报 2014年第1期50卷 24-30页

作者：毛崎波南昌航空大学飞行器工程学院南昌330063

基于Adomian修正分解法研究悬臂裂纹梁的稳定性,悬臂梁的自由端具有弹簧支承和轴向随从力。将梁的裂纹模拟为无质量的等效扭转弹簧。通过Adomian修正分解法可以把裂纹梁的特征微分方程转换成递归代数公式,利用边界条件和裂纹位置的连续... 详细信息

基于Adomian修正分解法研究悬臂裂纹梁的稳定性,悬臂梁的自由端具有弹簧支承和轴向随从力。将梁的裂纹模拟为无质量的等效扭转弹簧。通过Adomian修正分解法可以把裂纹梁的特征微分方程转换成递归代数公式,利用边界条件和裂纹位置的连续性条件推导得到该裂纹梁的量纲一固有频率及相应的振形函数解析表达式。通过与前人的计算结果比较,验证了所提方法的有效性。讨论裂纹位置和深度对颤振或屈服失稳的临界随从力的影响。讨论不同失稳形式时裂纹梁支承的临界弹簧刚度。数值计算结果表明,当裂纹位于悬臂梁固定端附近时,对梁的固有频率影响最大。研究还表明裂纹的存在有可能提高梁的稳定性。

关键词：裂纹梁 Adomian修正分解法随从力屈服颤振

传感元件损伤与脱层对阵列式压电模态传感器的影响

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传感器与微系统 2023年第1期42卷 59-63页

作者：王渊德毛崎波黄仕卓南昌航空大学飞行器工程学院江西南昌330063

通过实验模拟压电传感器阵列在工作中易出现的传感元件破裂和脱粘损伤,探究传感元件损伤和脱粘对阵列式压电模态传感器输出的影响。在固支梁表面均匀布置一组圆形的锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)片,将实验曲率模态作为加权系数设计阵列式压电... 详细信息

通过实验模拟压电传感器阵列在工作中易出现的传感元件破裂和脱粘损伤,探究传感元件损伤和脱粘对阵列式压电模态传感器输出的影响。在固支梁表面均匀布置一组圆形的锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)片,将实验曲率模态作为加权系数设计阵列式压电模态传感器。对比研究模态传感器的输出在传感元件损伤前后的变化。实验结果表明:当不同位置的PZT出现不同程度的破裂时,阵列式压电模态传感器仍有很好的滤波效果;而当传感元件脱粘时,某些阶的模态传感器无法正常工作,这与传感元件的脱粘程度以及脱粘位置有关。

关键词：模态传感器锆钛酸铅传感元件损伤脱粘