悬臂压电叠层复合梁的弯曲振动固有频率

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1、第3期机械设计与制造2012年3月MachineryDesign＆Manufacture221文章编号：1001-3997（2012）03-0221-03悬臂压电叠层复合梁的弯曲振动固有频率*1，32龚立娇王玉山12（石河子大学机械电气工程学院）（石河子大学水利建筑工程学院，石河子832003）3（中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，合肥230027）Naturalfrequencyofflexuralvibrationofcantileverpiezoelectriclaminatedcompositebeam12GONGLi-j

2、iao，WANGYu-shan1（CollegeofMachineryandElectricalEngineering，ShiheziUniversity，China）2（CollegeofWaterConservancy&ArchitecturalEngineering，ShiheziUniversity，Shihezi832003，China）3（DepartmentofPrecisionMachineryandPrecisionInstVumentationUniversityofScienceandTechnologyofCh

3、ina，Hefei230027，China）【摘要】压电叠层复合梁是一种三叠片对称结构。这里以压电陶瓷-金属-压电陶瓷复合结构为研究对象,给出了悬臂式对称压电复合结构的压电振子弯曲振动共振频率表达式,并建立了相应的有限元模型;计算分析了压电陶瓷-金属复合梁弯曲振动的固有频率值与几何尺寸之间的关系，并与相应的有限元模态分析结果进行了比较。结果表明,两种分析方法得到的压电振子的固有频率值基本符合，计算公式和模型是精确有效的;压电叠

4、层复合梁愈细长则表达式的计算结果愈准确。关键词：压电叠层复合梁；固有频率；弯曲振动【Abstract】Piezoelectriclaminatedcompositecantileverbeamisastructurewiththreesymmetricallaminate.Withpiezoelectricceramic-metal-piezoelectricceramiccompositestructureasresearchobject，thebendingvibrationfrequencyexpressi

5、onofthepiezoelectricceramic-metalcompositestructurecan－tileverpiezoelectricvibratorisderivedanditsfinite-elementmodelisestablished.Therelationshipbe－tweenthenaturalfrequencyvaluesanddifferentdimensionofpiezoelectricceramic-metalcompositestruc－turebeamsarecalcul

6、atedandanalyzed,whicharecomparedwiththeresultsfromFEManalysis.Theresultsshowthatthecomputingvalueofthepeizoelectricvibratorobtainedfromtwomethodsarefits.TheresultsshowthatcalculationformulaandFEMmodelareaccurateandeffective.Thelongerpiezoelectriclaminatedcomposi

7、tebeamisthemoreaccuratecalculationresultsofexpressionis.Keywords：Piezoelectriclaminatedcompositebeam；Naturalfrequency；Flexuralvibration中图分类号：TH16，TN304.9，TH113.1文献标识码：A1引言应，可作为驱动元件，已在电子、航空航天、机械制造、生物工程和机器人等技术领域得到广泛的应用。压电材料既有正压

8、电效应，可作为传感元件，又有逆压电效＊来稿日期：2011-05-02＊基金项目：国家自然科学基金资助项目（50907042）［4］