检索结果-南通市图书馆

作者：孙宁泽北京工业大学

学位级别：硕士

超声电机是一种以逆压电效应为工作原理的新型驱动器,通过接触摩擦、粘贴等方式将压电陶瓷在电场下产生的高频微观振动放大成可见的宏观运动,拥有许多传统的电磁电机不具备的优点,非常适合极端的工作环境,从而不可避免地遭受各种机械冲... 详细信息

超声电机是一种以逆压电效应为工作原理的新型驱动器,通过接触摩擦、粘贴等方式将压电陶瓷在电场下产生的高频微观振动放大成可见的宏观运动,拥有许多传统的电磁电机不具备的优点,非常适合极端的工作环境,从而不可避免地遭受各种机械冲击、高温负载以及电磁耦合干扰,进而对结构的稳定性造成影响。本文建立了热电环境下线型超声电机的动力学模型并对各种结构参数化设计展开研究,具体内容如下:(1)线型超声电机定子的机-电-热耦合动力学建模。超声电机的定子主体可以视作由两层压电陶瓷片和金属芯层复合而成的三明治压电层合梁结构,为了得到一般的规律,对直梁、曲梁型定子进行了统一分析并使其可以互相转化。接着,通过在结构两端布置与各广义位移自由度对应的弹簧来实现一种参数化边界条件技术。基于一阶剪切和高阶剪切梁理论,推导了热电环境下压电层合定子的耦合本构关系,最后运用Hamilton原理得到其热-机-电耦合控制微分方程。(2)线型压电定子的MRRM分析和数值讨论。首先将前文推导的时域控制微分方程通过Laplace变换至频域内,根据MRRM的求解原理和广义胡克定律,得到压电定子的结构相位关系和散射关系,接着对这些矩阵方程进行整合变换并求解,得出其固有频率和瞬态位移的解析解,将这些计算结果与文献数据和有限元软件对比,验证了耦合动力学模型的正确性和MRRM的有效性。最后,从结构稳定性设计角度考虑,对弹簧任意边界条件、材料特性、几何特性、热电环境等展开一系列自由振动和瞬态响应参数化研究。(3)基于MRRM的超声电机组合定子动力学分析。首先通过模态仿真,确立了4种要分析的组合型压电定子结构,接着在各段结构的耦合点处,通过坐标变换和虚拟节点弹簧连接技术将各子结构的广义位移和广义力变换至总体坐标系中,进而实现从一维结构到各种二维组合型结构的动力学建模方法拓展,再使用MRRM求解并验证其正确性,最后从超声电机的工作原理角度考虑,对组合压电定子的稳态响应和一般外载荷形式展开参数化研究。(4)压电定子在复杂激励下的动力学特性。为了更加贴近实际工程中的各种复杂激励,首先重新推导并分离出了压电定子MRRM列式中的外载荷波源向量,接着对移动载荷和分布载荷这两种复杂作用下的动力学响应进行了分析,进一步讨论了不同环境温升、不同运动状态、不同激励方向下的定子稳定性设计。

关键词：动力学建模热-机-电耦合任意边界条件移动载荷固有频率瞬态响应

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热机电耦合智能板结构的一类有限元模型

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应用力学学报 2008年第2期25卷 263-267页

作者：王小兵陈建军谢永强梁震涛陈永琴西安电子科技大学机电工程学院西安710071

针对热机电压电薄板结构,提出了一种包含4个位移节点、2个电势节点和8个温度节点的有限元模型,其位移场按平板壳单元描述,而电势场和温度场则按线性插值方法描述,并基于虚功原理导出了热机电有限元方程,通过比较,表明所得有限元方程的... 详细信息

针对热机电压电薄板结构,提出了一种包含4个位移节点、2个电势节点和8个温度节点的有限元模型,其位移场按平板壳单元描述,而电势场和温度场则按线性插值方法描述,并基于虚功原理导出了热机电有限元方程,通过比较,表明所得有限元方程的正确性。最后以悬臂板为例,对位移响应、温度响应和输出电压进行了数值仿真,凸现了在小挠度变形下,变化幅值较大的温度对输出电压的重大影响。

关键词：热-机-电耦合有限单元法计算机仿真

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热机电耦合结构动力学及其主动控制的有限元分析

热机电耦合结构动力学及其主动控制的有限元分析

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作者：孙晓洁苏州大学

学位级别：硕士

本文采用8节点实体壳单元、电势沿厚度二次分布的压电单元以及等参热单元构造了热-机-电耦合单元。基于Hellinger-Reissner广义变分原理建立了热-机-电耦合的线性压电板壳动力学有限元模型。为克服梯形自锁、厚度自锁以及剪切自锁，进... 详细信息

本文采用8节点实体壳单元、电势沿厚度二次分布的压电单元以及等参热单元构造了热-机-电耦合单元。基于Hellinger-Reissner广义变分原理建立了热-机-电耦合的线性压电板壳动力学有限元模型。为克服梯形自锁、厚度自锁以及剪切自锁，进一步采用应力杂交元和ANS（Assumed Natural Strain）法。根据本文建立的有限元方程分别对压电片整体铺设和分片铺设结构的静态和动态问题进行数值计算，确定外界载荷、电场、温度场对结构的力学性能的影响规律，主要是结构形变、模态、主动控制等力学性能。数值结果显示本文模型具有相当高的收敛性和精确性。通过对热流和电载荷联合作用对整片和分片铺设压电片结构的静动态特性的影响情况分析，得到在现有假设的前提下，热流作用仅影响机械场的载荷向量，电场影响机械场的刚度矩阵和载荷向量。在线性有限元模型的基础上，采用常增益负速度反馈控制方法对压电结构和热-机-电耦合结构导出了动力控制的有限元模型并进行了有效主动振动控制的数值计算。进一步采用了新的控制模式消除了温度场效应所引起的平衡位置的偏移。最后考虑几何非线性的耦合结构。采用增量分析法，建立有效的非线性热-机-电耦合结构的有限元模型。数值分析了非线性对结构的静态形变的影响，结果显示本文给出的非线性模型的有效性和精确性。

关键词：热-机-电耦合压电结构实体壳单元应力杂交元负速度反馈控制几何非线性增量分析法

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考虑尺寸效应的FGM微梁失稳特性研究

考虑尺寸效应的FGM微梁失稳特性研究

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2018年全国固体力学学术会议

作者：贾晓丽计朝晖陈召君柯燎亮杨杰 Kitipornchai Sritawat 中国石油大学(北京) 北京交通大学 RMIT University The University of Queensland

功能梯度材料在智能结构、生物医学领域的应用日渐增多,将功能梯度材料应用于微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)可进一步满足MEMS系统在热-机-电环境下的工作性能要求。基于冯卡门几何非线性理论,综合考虑尺寸效应、... 详细信息

功能梯度材料在智能结构、生物医学领域的应用日渐增多,将功能梯度材料应用于微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)可进一步满足MEMS系统在热-机-电环境下的工作性能要求。基于冯卡门几何非线性理论,综合考虑尺寸效应、静电力、温度变化和分子间作用力的影响,对功能梯度MEMS典型微梁结构的热-机-电耦合失稳问题进行深入研究,特别考虑了温度变化对材料等效物性参数的影响。并采用微分求积法((Differential Quardrature Method,DQM)对控制方程进行迭代求解。参数分析表明微尺度下的功能梯度材料梯度参数、温度变化、几何参数和分子间作用力对MEMS微梁结构失稳特性具有显著的影响。

关键词：功能梯度微梁热-机-电耦合尺寸效应失稳

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