文档介绍：石家庄铁道学院
硕士学位论文
压电智能结构的有限元建模与振动主动控制研究
姓名:杨石柱
申请学位级别:硕士
专业:道路与铁道工程
指导教师:邹振祝
20040201
摘要适应等多种功能。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,并给出了压电最后进行了粘有压电材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,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;智能结构具有动态或在线状态下的自检测、自诊断、自监控、自修复及自材料的本构方程,然后根据原理,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。并与有限元计算结果进行比较,结果基本吻合。
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签名:塑塑:导师签名:叠阉苋掌冢:关于论文使用授权的说明独创性声明∥艰本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作获得石家庄铁道学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解石家庄铁道学院有关保留、使用学位论文的规定,即:学院有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑及取得的研究成果。尽我所知,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果,也不包含为期:可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
第一章绪论引言随着航空航天技术的飞速发展,对空间结构系统的性能提出了新的要求,从而有力地推动了智能结构的产生与发展。大量的航天空间结构,如大型模块化的宇宙空间站,太阳能电池阵列,卫星天线,高精度光学系统及其支承体结构,空间机械臂等,需要能在相当长的运行时间内,保证高的运行精度。但这些大型轻量柔性结构刚度低,内阻小,太空环境无外阻,如不采取措施对其振动进行抑制,在太空中运行时,一旦受到某种激励力的作用,其大幅度的振动要持续很长时间。这不仅会直接影响航天结构的运行精度,如持续的振动可妨碍太阳能帆板面跟踪太阳,卫星天线和光学仪器的指向精度,以及空间机械手的定位精度等,还将使结构产生过早的疲劳破坏,影响结构的使用寿命。因此,为了提高空间结构的工作性能和精度,必须对结构进行“在轨”振动控制。根据航天结构的发展需要,空间结构的高精度、高性能是结构设计的最终目标,空间结构的可拆装、可展开和几何物理性能可自调性是结构应具有的重要特性。如何有效地实施空间结构的在轨调节、在轨试验、在轨监测、在轨控制,提高其工作性能和精度,这一问题的研究大大促进了结构设计方法的改进,激发了现代结构设计思想的产生。近十几年以来,随着材料科学、控制、微电子和计算机技术的迅速发展,特别是新型传感器和作动器的研究取得突破性进展,在结构控制设计中,不断采用新型传感材料和作动材料集成于结构中,替代了传统的传感器和作动器在结构控制中所起的作用,逐步形成了传感、作动元件、控制器与这种崭新的现代结构概念。轻型化、大型化、柔性化是航空航天结构的一个重要发展趋势。本文对压电智能结构的振动控制技术进行了理论和实验研究,研究背景是空间挠性体的智能自主控制。随着航空航天事业的发展,航空航天结构日趋大型化和复杂化,许多航天器的结构,如太阳帆板、高增益定向天线、空间机械臂等大型挠性部主体结构集成的一体化结构形式,促进结构设计中新技术的发展,产生了智能结构/件。都属于柔性结构。由于太空空气稀薄,这些柔性结构一旦产生振动便很难
国内外智能结构研究现状智能结构可以分为下面四个层次来定义【“。图所示为这类现代结构的分智能结构的定义及其研究现状消失,并容易引起共振,如不采取措施对其振动进行抑制,不仅会严重影响航天器的工作精度,还将使结构产生过早地疲劳破坏,影响结构地使用寿命。因术为挠性体振动的控制提供了一种崭新的控制手段。测和故障诊断方面。而自适应结构只具有作动器,它可以通过预定的控制规律改变系统的状态或特性。类的交接部分将其定义为受控有传感器又有作动器,是一种能够主动控制结构状态或特性的闭环反馈控制结构系统。它由传统的结构与一个独立的控制系统所组成。受控结构,将控制传感器及作动器从硬件角度高度地集成在结构中,使