压电网络板的机电耦合动力学特性

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1、2014年7月第40卷第7期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsJuly2014V01．40No．7压电网络板的机电耦合动力学特性李琳易凯军(北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191)摘要：借鉴复合材料结构建模中的均匀化处理方法建立了压电网络板机电耦合动力学方程并对其进行求解，获得了耦合系统的频率特征方程；通过求解频率特征方程发现压电网络板的固有模态以耦合模态对的形式存在；在此基础上对耦合系统的频率特性进行

2、了分析，表明耦合模态对的特征频率值随着电感的变化会出现频率转向现象．进一步通过对系统在频率转向区能量转换规律的研究，揭示了压电网络板中频率转向的意义．最后，分析了压电网络板设计参数对频率转向区特性的影响，为压电网络板的合理设计提供了理论参考．关键词：压电网络板；均匀化；机电耦合；频率转向；能量转换中图分类号：TB123文献标识码：A文章编号：1001．5965(2014)07-0873-08ElectromechanicalcoupleddynamicCharaCteristicsOftheplatewith

3、piezoelectricnetworkLiLinYiKaijun(SchoolofEnergyandPowerEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Bering100191，China)Abstract：Electromechanicalcoupleddynamicequationsoftheplatewithpiezoelectricnetworkwerees-tablishedwhichwasbasedonhomogeniza

4、tionmethodofmodelingcompositestructure．Thecharacteristicequa·tionofthiscoupledsystemwasobtainedbysolvingthedynamicequations．Throughsolvingthecharacteristicequationsitisfoundthatthenaturemodesofthesystemalwaysappearincoupledpairs，andthevaryingoffrequenciesco

5、rrespondingtothecoupledmodalpairswiththeinductancehasaveer．Furtheranalysisontheenergyexchangeinfrequencyveeringzonesofthesystemgavethemechanismofthefrequencyveeringphe·nomena．Atlast，impactsofdesignparameterstofrequencyveeringzoneswerestudied，whichprovidesth

6、eo—reticalreferenceforreasonabledesignoftheplatewithpiezoelectricnetwork．Keywords：piezoelectricplate；homogenization；electromechanicalcoupling；frequencyveer；energyexchange压电网络板是由板、压电片及电路网络组成的机电耦合系统，在如汽车、民用飞机等交通运输工具的振动噪声控制以及工程结构健康诊断中具有广阔的应用前景．然而有关压电网络板机电耦合动力学

7、特性的研究还不多见．近一二十年来在基于压电材料的结构系统振动控制的研究中，人们将重点放在了关于压电分支电路的研究方面¨-3]．2001年Dell’Isola等探索了将分布在板上的压电片通过电路连接成网络对板的减振、抑振效果H。1；两年之后Wang等启动了将这种思想用于叶盘结构的减振研究妯。1；他们的研究表明，压电网络可使结构系统中的能量重新分布，据此可以改善失谐叶盘结构振动局部化现象．2010年范雨等¨1通过在机械场无关的结构之间构建压电网络，对自供能振动抑制进行探索，进一步证明，即便没有机械关联，一种结构的

8、振动能量也可收稿日期：2013-08-28；网络出版时间：2014-03—1410：30；DOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2013．0501网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／doi／10．13700／j．bh．1001-5965．2013．0501．html基金项目：国家自然科学基金重点资助项目(91016006)作者简介：李琳(1956一)，女，河北唐山人，