文档介绍：中图分类号 O316 论文编号 1028701 13-S040
学科分类号 080104
硕士学位论文
基于光致伸缩驱动器的梁结构
振动主动控制研究
研究生姓名廉晶晶
学科、专业工程力学
研究方向结构振动主动控制
指导教师郑世杰教授
南京航空航天大学
研究生院航空宇航学院
二О一二年十二月
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
The Graduate School
College of Aerospace Engineering
Active Vibration Control of the
Beam Structure Based on
PLZT Photostrictive Actuators
A Thesis in
Engineering mechanics
by
Lian Jingjing
Advised by
Professor Zheng Shijie
Submitted in Partial Fulfillment
of the Requirements
for the Degree of
Master of Engineering
December, 2012
承诺书
本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进
行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致
谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成
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本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部
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等复制手段保存、汇编学位论文。
(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)
作者签名:
日期:
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
传统智能材料用于结构振动控制时,需要硬线连接传输控制信号,易受到外界电磁干扰,
影响信号传输的准确性及控制结果的可靠性。PLZT 铁电陶瓷材料在一定光能照射下会产生光
电热力多场耦合效应,在极化方向上发生伸缩变形,产生应变和应力。将此种材料层合于柔性
结构,施加特定光照作用则会对柔性基体产生薄膜力和弯矩作用力,从而达到抑制结构振动的
效果,且不需硬线连接传输信号。工程中利用 PLZT 材料做成光致伸缩驱动器可用于智能结构
的设计及远程振动控制,很好地解决了传统驱动器用于结构振动控制时受外界电磁场干扰的问
题,受到了广泛的关注。
本文首先阐述了 PLZT 光致伸缩驱动器的工作机理及多能场耦合效应,建立了光致伸缩层
合梁结构的数学模型,提出了用于梁结构振动控制的光致伸缩驱动器的布局优化方法,分别在
定光强及变光强作用下对梁结构进行了多模态振动主动控制研究,并对控制结果进行了评估分
析,通过研究结果证明了光致伸缩驱动器可用于结构多模态振动主动控制,且合理的光照强度
和模态控制增益可有效实现结构多模态振动控制。最后提出了新型一维两节点剪切层合梁单元,
通过算例证明了此单元的正确性,采用新提出单元,推导了光致伸缩层合复合材料梁结构有限
元列式,并对其进行了振动主动控制有限元仿真分析,该方法考虑了光致伸缩驱动器刚度对结
构振动特性的影响,其仿真结果表明该方法的可行性,且发展了光致伸缩层合结构振动主动控
制的有限元仿真研究,为理论及实验研究做了补充。
关键词:光致伸缩,智能结构,无线控制,振动主动控制,遗传优化算法
本课题得到了国家自然科学基金项目(项目编号 11172129、10872090)、南京航空航天大
学基本科研业务费专项科研项目资助(项目编号 )、江苏高校优势学科建设工程
资助项目资助、江苏省“青蓝”工程资助。。
本文论文工作在机械结构力学及控制国家重点实验室完成。
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基于光致伸缩驱动器的梁结构振动主动控制研究
ABSTRACT
When using for active vibration control of flexible structures, the traditional actuators require
hard-wired connections to transmit the control signals, which could be influenced by external