硬盘读写头驱动臂的压电分流阻尼抑振

针对读写头驱动臂的振动响应限制了硬盘驱动器性能提高的问题,进行了硬盘读写头驱动臂的压电分流阻尼抑振实验.在考虑驱动臂自身阻尼的情况下,根据结构振动方程和分流电路机械阻抗方程,建立了耦合有压电分流电路的驱动臂系统的传递函数,以传递函数的极大值最小化为目标进行分流电路的参数优化,采用LM-BP网络建立优化参数和结构动力学参数间的非线性映射关系.实验证明,参数优化后的压电分流阻尼系统能有效抑制驱动臂的振动响应,使其1阶稳态响应降低了28.70 dB.     

状态开关型多模态压电分流抑振技术

研究了状态开关型多模态压电分流阻尼系统的抑振原理和实现方法.搭建了以金属氧化物半导体场效应晶体管为主体的状态开关型多模态压电分流电路,设计出一种频率自适应控制器,能跟随结构振动频率变化而实时改变脉冲控制信号的输出时刻和持续时间,使该状态开关型压电分流电路对结构各阶模态的振动响应都有较好的抑制效果.应用该状态开关型压电分流电路,进行了一个柔性悬臂梁的多模态振动响应抑制实验,使悬臂梁的前5阶弯曲模态的稳态响应幅值分别降低了7.72 dB、3.97 dB、1.23 dB、5.03 dB和4.14 dB,验证了所研制的状态开关型压电分流阻尼系统的自适应多模态抑振性能.     

压电分流阻尼系统的抑振效能的研究

基于正压电效应的压电分流阻尼技术,具有简单,低功耗,轻便,易控制等优点,已广泛应用在结构被动控制中.在航空航天领域的应用中,考虑到加工和操作上的工艺限制,如附加质量、附加刚度、结构空间和成本等,提出了压电分流阻尼系统能量转化效能的概念.该文首先从理论上分析了系统有效机电耦合系数对压电分流阻尼抑振效能的影响,然后利用不同面积的压电元件进行薄板结构的振动控制,得到了不同目标结构的最佳抑振效果,计算出压电分流阻尼系统抑振效能与压电元件单位面积间的关系.结果表明,随着压电元件面积的增大,压电分流阻尼系统的振动抑制效果增加,而能量转化效率降低.因此,在实际应用中要权衡考虑系统能量转化效率和抑振效果以及附加质量等因素.     

精密机械结构的自适应压电分流阻尼抑振

为提高压电分流阻尼系统对多模态振动的抑制能力,提出了一种基于负阻抗变换器的频率自适应模拟电感电路.并应用于压电分流电路的设计,使压电分流电路能适应结构振动频率的变化而一直处于谐振状态,从而达到最佳的阻尼抑振效果,并研究了分流电路构型和各元件阻抗对抑振效果的影响.将此电路应用于典型精密机械结构--硬盘驱动器磁头驱动臂的多模态振动响应抑制,取得了良好的抑振效果,结构的前3阶稳态响应传递函数的幅值分别降低了8.15 dB、12.06 dB和2.11 dB.     

压电分流阻尼电路设计的极点配置方法

针对作为被动控制的压电分流阻尼电路提出极点配置方法。对压电分流阻尼系统建立机电耦合方程,考虑模态位移为输出量,得到系统极点的特征方程。运用主导极点与虚轴的距离对系统动态响应衰减有着关键作用这一特性,确立优化目标,然后求解出压电分流阻尼电路参数的最优值。最后通过数值仿真对所设计的优化方法进行检验,并与传统传递函数优化法进行比较。仿真结果表明,运用极点配置方法设计的压电分流电路有着良好的抑制振动的效果,这验证了极点配置方法的有效性。     

基于ANSYS的压电智能梁仿真分析

运用ANSYS软件进行压电智能梁结构的有限元分析和优化设计。在ANSYS软件中建立智能梁结构模型,并进行有限元分析,得到梁的各阶模态,然后进行梁的谐响应分析及瞬态动力学分析。针对不同模态下,采用一片压电陶瓷不能控制其振动,在不同位置安装多个驱动器来进行减振试验,得到梁的各阶模态下驱动器放置的最优布局及减振结果。     

悬臂梁能量回收装置压电片位置与尺寸优化研究

研究了悬臂梁式压电振动能量回收装置压电片贴片位置和尺寸优化问题。首先分析推导出了应变方程、开路电压方程和压电能量方程,然后提出了运用开路电压和压电能量方程得到压电片的最优贴片位置和最优尺寸的优化方法,最后运用提出的优化方法通过理论计算得到了一、二阶模态下压电片最优贴片位置及最优尺寸,并运用abaqus软件进行了仿真分析。结果表明,理论计算与仿真分析结果基本吻合,一、二阶模态下压电片最优位置分别为梁的根部和中部,最优尺寸均约为梁长的一半。说明提出的压电片位置和尺寸优化方法是正确有效的。     

振动控制中压电元件优化配置研究进展

压电材料以其工作频率宽,响应快,性能稳定和力电耦合效应强等优点已被广泛应用到结构振动主动控制中,该文对压电元件在结构振动主动控制中的优化配置问题进行综述。根据力电耦合关系,给出振动控制中压电元件的传感和作动方程,并推导了压电传感器/作动器的优化配置问题的数学模型;对优化配置问题中基于控制系统性能和系统能量的优化配置准则的研究状况进行总结和评述;同时对优化配置计算中常用方法进行了概括和分析,文中分别对压电传感器/作动器的位置、数目、尺寸和控制增益的优化研究成果进行总结,为工程实际提供方便快捷的布置方案,最后给出需要进一步研究的几个问题。     

电流传输器模拟电感的设计及其在振动控制中的应用

通过电流型运算放大器组成第二代电流传输器与RC元件实现模拟电路的设计,由此搭建压电分流阻尼系统控制机械结构振动.通过软件仿真测试模拟电感电路设计的正确性,并以根部粘贴压电陶瓷片的固支梁结构为例,对该结构的第三阶模态振动控制进行了实验研究和分析,结果表明:所设计的新型压电分流电路具有良好的减振效果.     

高密度PBGA组件的模态试验与仿真研究

为探索高密度板级组件的动态特性,设计了带菊花链的PBGA(塑封焊球阵列)组件,采用模态试验和有限元仿真方法分别获得PBGA组件的模态参数,分析了不同固支方式对PBGA组件一阶固有频率的影响.研究了边6点固支条件下各阶阵型特性并提出了元器件抗振布局设计的原则,结果表明:6螺钉支撑将显著提高组件的一阶固有频率,从两螺钉的1...     

压电减振机敏柔性板上的布片位置优化研究

将Ｄ优化法推广应用于二维悬臂机敏柔性板上的压电传感／执行器的位置优化研究中,并用实验证明了该方法的合理性,为进一步深入开展机敏柔性板的振动主动控制奠定了良好的基础。     

周期性压电分流薄板结构振动控制方法研究

为降低薄板振动产生的辐射噪声,采用将分流压电振子周期性固定于薄板上的方式进行振动控制,因结构符合周期性所以能够衰减压电薄板的振动量从而抑制薄板产生的辐射噪声。分别利用有限元法和传递矩阵法建立分流压电薄板的理论模型和弹性波传播理论模型,分析了压电薄板对振动衰减的原理,研究了3种分流电路调谐频率对压电薄板振动衰减的影响。结果表明,当电路调谐频率为850Hz时,压电薄板的振动衰减量最大。     

DSP技术在压电被动振动控制中的应用初探

采用DSP构建合成阻抗电路替代传统的压电分流阻尼电路进行振动控制。详细分析了DSP减振电路的工作原理和实现方法。以根部粘贴有压电陶瓷片的悬臂梁系统为例,给出了DSP减振电路的单模态被动减振的实验结果,并提出了利用DSP减振电路进行多模态被动振动控制的发展方向。     

Optimization and implementation of multimode piezoelectric shuntdamping systems

Piezoelectric transducer (PZT) patches can be attached to a structure in order to reduce vibration. The PZT patches essentially convert vibrational mechanical energy into electrical energy. The electrical energy can be dissipated via an electrical impedance. Currently, impedance designs require experimental tuning of resistive circuit elements to provide optimal performance. A systematic method is presented for determining the resistance values by minimizing the H₂ norm of the damped system. After the design process, shunt circuits are normally implemented using discrete resistors, virtual inductors and Riordian gyrators. The difficulty in constructing the shunt circuits and achieving reasonable performance has been an ongoing and unaddressed problem in shunt damping. A new approach to implementing piezoelectric shunt circuits is presented. A synthetic impedance, consisting of a voltage controlled current source and a digital signal processor system, is used to synthesize the terminal impedance of a shunt network. A two-mode shunt circuit is designed and implemented for an experimental simply supported beam. The second and third structural modes of the beam are reduced in magnitude by 22 and 18 dB     

Experimental results on chatter reduction in turning through embedded piezoelectric material and passive shunt circuits

Chatter instability is an important drawback concerning high precision and accurate machining operations. Suitable strategies for chatter detection and reduction should be proposed and exploited in order to ultimately improve the final quality of machined parts. It is well known that chatter instability can be reduced by increasing damping since the later presents a proportional relationship with stability limits. The main idea in the present work is to address the issue of chatter instability by proposing a vibration reduction methodology through the use of embedded piezoelectric patches in the tool-holder connected to a passive shunt electrical circuit. This circuit is responsible for energy dissipation providing extra damping to the system. The strategy is numerically and experimentally tested in turning/boring operations. A simplified electro-mechanical distributed-parameter model is briefly described and numerically evaluated in order to assess the potentiality of the proposed technique. Actual measured frequency response functions of the tool-holder with different shunt strategies are compared demonstrating how damping can be modified. Moreover, two different shunt strategies are evaluated during a boring operation. Preliminary experimental results point to a considerable improvement in the quality of the surface finishing when the proposed passive shunt circuits associated to the piezoelectric elements are used, indicating that the proposed strategy can be a promising and feasible solution for chatter reduction. Nevertheless, there are still some technical difficulties that should be overcome towards the full practical implementation of the proposed methodology.     

瓷砖装饰用压电喷墨打印头关键技术研究

压电喷墨技术是一种广泛应用于工业数字印刷领域的喷墨打印技术。根据压电陶瓷变形模式不同,压电喷墨可分为挤压式、弯曲式、推动式和剪切式4种驱动原理。该文介绍了4种压电喷墨原理及相关研究方法。有限元分析和流体动力学计算可模拟墨滴生成与飞行的过程,便于研究喷头电学参数和几何尺寸对喷墨性能的影响。并讨论了喷墨打印头的压电元件、喷嘴板等材料优化,以及压电喷墨头研究进展及未来展望。     

一种道路用小型压电发电及储存装置的研究

为了收集并利用汽车通过公路时所产生的振动能量,设计了一种利用压电材料的正压电效应采集环境振动能量,把振动能转换成电能的道路用振动发电装置。为使压电材料和道路振动能巧妙结合从而吸收最大的外部能量,获得高的发电效率,进行了以下研究：分析了压电材料变形量对发电能力的影响,并设计了能找到压电材料产生最大电能的最小变形量的模型。通过实验分析压电片的联接方式对电能输出的影响,得到了以并联为主,串联为辅的混联电路模型。设计并制作了道路用压电发电装置模型,通过模拟实验测得其发电功率为0.061 2 W,电容储电功率为0.026 4 W,发电效率为14.42%,电容储电效率6.21%。