| 【中文题名】 | 智能主动构件的设计、实验和分析研究 |
| 【英文题名】 | The Design, Experiment and Theoretical Analysis of Intelligent Active Member |
| 【学科专业】 | 结构工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2004-4-29 |
| 【中关键词】 | 压电材料,智能主动构件,压电效应,动力学方程,实验研究,输出力 |
| 【英关键词】 | piezoelectric materials,intelligent active member,actuation effect of piezoelectric materials,the dynamic equation,experimental research,output displacement and output force,non-linear,double-actuator intelligent active member., |
| 【分类导航】 | 工业技术>建筑科学>建筑结构>特种结构>抗震动结构、防灾结构> |
| 【论文摘要】 |
本文为自适应调节和改善可展结构动力学性能，研制了一种具有传感和作动双重功能的智能主动构件。利用压电材料的正逆压电效应，建立了压电微位移作动器的设计模型。给出了智能主动构件的组成和工作原理。研制了一种用于自适应可展结构的新型智能主动构件。该主动构件由压电作动器、传感器等组成，具有输出位移和输出力的功能。并讨论了设计理论、参数选取及对压电主动构件性能带来的影响。
压电主动构件本身的动力学特性是不可忽视的。特别对于其共振区更为突出。所以建立压电主动构件的动力学模型显得尤为重要。本文从电磁学原理，压电方程，机械力的平衡方程和几何方程出发，利用主动构件的边界条件，用有限元方法得到了主动构件的动力学方程。
本文通过实验研究了压电主动构件的工作性能、输出位移、输出力及其相关问题，验证了压电主动构件的力学输出量与其驱动电压的非线性关系。实验表明该主动构件符合设计要求，并与理论分析基本吻合。
本文提出了双向式双压电驱动器的智能主动构件的设计思想，并已申报了专利，文中用有限元方法建立了该构件的动力学方程，并进行了静态特性的初步分析，理论分析表明该主动构件具有输出力、输出位移和工作... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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Abstract |
5-10 |
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第一章 绪论 |
10-20 |
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1.1 研究背景 |
10-11 |
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1.2 智能材料与结构的概念 |
11-13 |
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1.3 智能材料与结构的研究现状 |
13-15 |
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1.4 智能材料与结构的工程应用 |
15-18 |
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1.5 本文的工作 |
18-20 |
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第二章 主动构件功能材料选择及其性能介绍 |
20-26 |
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2.1 概述 |
20-22 |
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2.2 形状记忆材料 |
22 |
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2.3 电流变体和磁流变体材料 |
22-23 |
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2.4 磁致伸缩材料和电致伸缩材料 |
23-24 |
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2.5 压电材料 |
24 |
|
2.6 小结 |
24-26 |
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第三章 压电智能主动构件的设计和静动态分析 |
26-39 |
|
3.1 智能主动杆的设计原理 |
26 |
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3.2 主动构件的设计 |
26-29 |
|
3.2.1 压电堆的制作 |
26-27 |
|
3.2.2 压电堆的等效电路 |
27-29 |
|
3.2.3 主动构件的制作 |
29 |
|
3.3 主动构件的静动态分析 |
29-38 |
|
3.3.1 等效动力学模型 |
29-30 |
|
3.3.2 有限元方程 |
30-35 |
|
3.3.3 主动构件的静态分析 |
35-36 |
|
3.3.4 数值分析 |
36-38 |
|
3.4 小结 |
38-39 |
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第四章 压电主动构件的实验研究 |
39-67 |
|
4.1 压电堆测试 |
39-47 |
|
4.1.1 压电堆基本参数 |
39 |
|
4.1.2 理论值(理想状态) |
39 |
|
4.1.3 压电堆静态电容和传感器电容 |
39 |
|
4.1.4 压电堆响应曲线测试 |
39-40 |
|
4.1.5 压电堆正向加、减电压位移变化量测试 |
40-41 |
|
4.1.6 重复性测试 |
41-42 |
|
4.1.7 稳定性测试 |
42-43 |
|
4.1.8 压电堆静态刚度测试(短路和开路) |
43-46 |
|
4.1.9 输出位移测试值与理论值对比 |
46-47 |
|
4.2 主动构件测试(自由状态) |
47-57 |
|
4.2.1 动态测试 |
47-54 |
|
4.2.2 静态测试 |
54-57 |
|
4.3 主动构件测试(夹紧状态下) |
57-65 |
|
4.3.1 主动构件的频响曲线测试 |
57-61 |
|
4.3.2 同一信号频率下，输出力与驱动电压之间的关系 |
61-63 |
|
4.3.3 电压与电流关系测试 |
63-65 |
|
4.4 小结 |
65-67 |
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第五章 双向式双驱动器压电主动构件的设计和静动态分析 |
67-78 |
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5.1 智能主动杆的设计原理 |
67 |
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5.2 双向式双驱动器智能主动结构的原理和设计 |
67-69 |
|
5.3 主动构件的动力学模型 |
69-75 |
|
5.3.1 动力学模型图 |
69 |
|
5.3.2 有限元方程 |
69-73 |
|
5.3.3 主动构件的静态分析 |
73-74 |
|
5.3.4 双向式双驱动器智能主动结构的静态特性比较分析 |
74-75 |
|
5.4 计算分析 |
75-77 |
|
5.5 小结 |
77-78 |
|
第六章 结论与展望 |
78-80 |
|
6.1 本文的主要结论 |
78-79 |
|
6.2 进一步研究工作的展望 |
79-80 |
|
参考文献 |
80-85 |
|
致谢 |
85 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.120629 |
