压电智能结构有限元建模和振动主动控制的研究

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1、摘要智能结构具有动态或在线状态下的自检测、自诊断、自监控、自修复及自适应等多种功能。在近年来，智能结构的研究己引起世界各主要发达国家的极大重视。智能材料控制结构的振动已经被广泛应用到军事、机械、医学、民用产品上，尤其在航空航天工业中展示了广阔的前景。在本论文的开始，简要介绍了智能材料元件的种类和性质，并给出了压电材料的本构方程，然后根据Hamilton原理，采用任意等参四边形板梁弯曲单元，导出了智能板的静态、动态有限元方程。对于壳结构来说，将三维弹性方程简化成二维壳方程，建立了一种压电智能结构壳单元。最后进行了粘有压电材

2、料的智能梁的振动控制实验研究。给出了智能结构振动控制系统组成，实现原理，对悬臂板加作动器及控制系统进行了实验研究，并与有限元计算结果进行比较，结果基本吻合。本文对智能梁的减振技术进行了较为系统的，但仍然是初步的研究。通过以上的分析研究表明，有限元建模既简单可行又便于分析计算，易于实现控制。关键词：压电材料：智能结构；振动控制；数值仿真；AbstractIntelligentstructurepossessesvariouspreferablepropertiesindynamiccircumstancesandonlin

3、euse，suchasself-test，self-diagnosis，self-monitoring，self-repairandself-adaptation．Inrecentyears，theresearchonintelligentstructurearousesworldwideattention，especiallyofthosemajordevelopedcountries．Thevibrationcontrol，abranchofintelligentstructure’Sapplication，hasb

4、eenwidelyadoptedintheareasofmilitary,machinery,medicine，andcivilproducts，especiallyinaerospaceindustry,whereitsgreatpotentialhasbeenalreadyshown．Inthebeginningofthisthesis，typesandcharacteristicsofintelligentmaterialelementshavebeenintroduced．Andthebasicequations

5、ofpiezoelectricmaterialhavebeengiven．ThenaccordingtoHamiltonprinciple，boththestaticanddynamicfiniteelementequationsfortheintelligentstructurealeformulated、Ⅳithisoparametricelementofbendingplateorbendingbeam．fortheshellstructure，three-dimensionalfinitedementequati

6、onsaredegeneratedtwo—dimensionalshellequation．Finally,thevibrationexperimentofintelligentboardhasdone、Ⅳitllpiecesofpiezoelectricmaterialchipsbeingadheredtoabaseboardofcantilever．Theworkingprincipleoftheexperiment，thecomposffionoftheexperiment，andthecontrolmethodo

7、fthewholesystemaredesignedandconstructed．Theresultoftheexperimentandtheresultofnumericalsimulationareconsistentwitheachotherappreciably．Asystematicandthoughelementaryresearchonvibrationreductiontechnologyofintelligentbeamisresearchedinthispaper．Theresearchprovest

8、hatthefiniteelementmethodisasimpleandpracticableapproachtotheanalysisofstructuralproblemsbyemployingappropriatemodelsandconfigurations．Keywords：Intelligentstru