弹性基础梁振动的负电容控制

将电路中负电容可用来抵消压电片容抗、耗散能量的特性引入到弹性基础梁的振动控制研究中.基于Winkler基础梁建立了分支压电阻尼系统模型,设计了负电容控制系统,并用H2范数优化控制理论对阻尼进行了优化设计.通过算例证实了该系统具有较好的控制效果.与未采用负电容的结果进行比较,说明了采用负电容电路的优越性,并为探索负电容在振动控制中的应用前景提供了参考.     

加筋壁板压电分流阻尼抑振系统优化的研究

针对加筋壁板压电分流阻尼系统抑振效果不理想的问题,提出对抑振系统进行优化,具体是通过理论分析对压电分流回路参数进行优化,和在考虑压电元件粘贴的情况下,采用ANSYS对四边固支的加筋壁板进行压电片粘贴位置布局优化。最后将优化应用于一四边固支的加筋壁板振动控制上,实验结果表明抑振控制效果明显,验证了加筋壁板压电分流阻尼抑振系统优化的有效性。     

基于分步耦合的压电分流薄板动力学建模与分析

为了有效实施压电分流阻尼减振,创建一个能预估其减振效果的动力学分析模型以指导减振设计.根据压电分流薄板结构,提出了一种将基体结构和分流电路分别建模并通过压电片将二者耦合起来的分步耦合建模方法.在ANSYS软件平台上,详细描述了面向压电分流薄板结构采用分步耦合法的建模流程.实验验证了建模方法的合理性,压电分流阻尼对结构具有较好的减振效果,降低共振响应幅度可达50%以上.分析了电感值、压电片贴敷位置、压电片面积等参数对薄板振动响应的影响.结果表明:对于电阻-电感串联及并联分流电路,存在一个最优的电感值可使薄板减振效果最优;压电片贴在变形较大的区域及增大压电片尺寸对减振有利.     

压电悬臂板的非线性振动控制

针对柔性悬臂板结构弯曲和扭转模态振动的测量、控制问题,采用压电传感器和驱动器进行优化配置及非线性振动控制.首先,建立了粘贴分布式压电片的悬臂板有限元模型;其次,基于所建立的模型和一种能量耗散方法进行了压电驱动器/传感器的位置配置,实现了弯曲和扭转模态振动在检测及驱动上的解耦;最后,提出一种非线性控制算法,建立了压电悬臂板实验平台,通过实验进行弯曲和扭转模态振动控制的比较研究.结果表明,该非线性控制算法可以更快速地抑制振动,传感器/驱动器配置可以实现弯曲和扭转模态振动的测量及控制解耦.     

兆瓦级风力机齿轮传动系统动力学分析与优化

对1.5 MW风力发电机齿轮箱传动系统进行耦合振动分析,建立了风力机增速箱齿轮传动系统的扭转振动模型.利用4阶Runge-Kutta法计算了系统在风载、轮齿时变啮合刚度和系统阻尼共同作用下的动态响应,并利用谐波平衡法求出了系统的解析解,从而得到了优化设计目标函数的解析表达式.在此基础上,建立了以行星轮扭转振动加速度幅值最小和传动系统总质量最轻为目标的优化设计数学模型,利用MATLAB优化工具箱进行优化求解.实例计算表明,优化设计后传动系统的低阶固有频率明显提高,动态性能明显改善,重量减轻.     

约束条件下机翼的多目标响应面优化方法

本文提出一种在较强的工程约束条件下,开展机翼优化设计的高效率多目标方法。文中综合升力线理论和RANS的流场计算方法以及数学近似的响应面方法,研究在多种工程约束条件下,巡航设计点中升阻比和翼根弯矩的多目标优化问题。采用分步嵌套优化的方法,首先,固定平面形状外形,优化展向的扭转角分布;然后优化固定拓扑形式下的平面形状参数,对于每一个平面外形,展向扭转角分布的优化为平面形状优化的内迭代;最后通过响应面的结果得到双目标的近似Pareto锋面。该方法对完成特定约束条件下的气动设计具有参考价值。     

约束阻尼结构拓扑优化设计的进化算法

约束阻尼结构的阻尼材料优化布局是约束阻尼结构振动控制设计中的关键问题,它直接影响到振动能量耗散与全局能量流分布。在约束阻尼结构设计中引入拓扑优化渐进优化算法,以约束阻尼胞单元为设计变量,建立以模态阻尼比为目标函数,约束阻尼材料用量为约束条件的拓扑优化模型。分析结构模态阻尼比相对于阻尼胞单元位置的敏度,导出灵敏度计算表达式。提出基于渐进优化算法的优化准则,通过逐步删除利用率低的材料,使目标模态阻尼比达到最大化,给出了数值计算的例子,理论计算结果验证了拓扑优化方法的正确性和有效性。     

基于压电分支阻尼的多模态电路被动控制的研究和应用

该文对基于压电阻尼技术的结构多模态振动控制进行了探讨和研究,从理论上对其能量转换技术,即压电阻塞电流分支电路原理及其优化电路进行了分析和说明.最后以根部粘贴有压电陶瓷片的悬臂梁结构为例,设计了相应的阻塞电流分支电路,并对该结构的一阶和二阶模态振动控制进行了实验研究和数据分析.结果表明:可以对2个振动模态同时进行衰减,减振效果良好.     

基于复杂约束拓扑优化的负泊松比超材料设计

针对现阶段超材料拓扑优化设计在飞行器设计领域存在的微观尺度上难以制造和宏观尺度上不具有周期性的问题，提出了一种宏观尺度下的超材料拓扑优化设计方法，分别应用优化准则法和移动渐近线法进行了指定泊松比约束的超材料拓扑优化设计，得到了在横向、纵向两个方向上的泊松比都满足约束的负泊松比超材料，并对两种优化算法的设计结果进行了对比分析.针对拓扑优化得到的胞元构型，建立了理论模型和有限元模型，对拓扑优化结果的力学性能进行验证.经理论模型和有限元模型计算，拓扑优化设计结果的泊松比满足设计要求，证明了宏观尺度拓扑优化方法设计负泊松比超材料的有效性.     

基于参数化水平集法的约束阻尼结构动力学拓扑优化

约束阻尼(CLD)结构拓扑优化是轻量化设计下实现振动与噪声控制的有效手段。结合约束阻尼结构的有限元模型,以前两阶模态损耗因子及其加权最大化为目标函数,以参数化水平集函数的扩展系数为设计变量,以约束阻尼材料用量为约束条件,建立了基于参数化水平集法(PLSM)的拓扑优化模型。基于伴随向量法推导了目标函数对设计变量的灵敏度,采用优化准则法更新设计变量。算例结果表明:基于参数化水平集法对约束层阻尼结构进行拓扑优化是可行有效的,且以基板结构应变能分布构建初始构型可提高优化效率。此外进一步讨论了在附加质量保持不变的条件下,约束层材料和阻尼材料厚度变化对约束阻尼材料模态损耗因子和最优构型的影响规律。     

压电陶瓷用于柔性悬臂梁振动控制的试验研究

依据压电陶瓷驱动器的振动控制原理和梁表面的应变方程确定压电陶瓷片在悬臂梁上的粘贴位置,采用独立模态控制方法对柔性悬臂梁进行振动主动控制试验研究.为提高信噪比并保证后继控制的可靠性和有效性,对传感信号进行了滤波处理.试验结果表明,将压电陶瓷片布置在悬臂梁的合理位置上并采用主动控制方法,可以有效地抑制悬臂梁的振动,使悬臂梁前3阶模态的加速度及响应谱峰值均减小40%左右.     

非对称式压电陶瓷微位移器驱动电源设计

提出一种新的压电陶瓷微位移器(PZT)驱动电源设计方案，该电源采用非对称供电方式，具有线性度好、纹波小、带负载能力强、频率响应高、重复性好等特点，这种电源克服了传统的PZT驱动电源的频率响应低、输出低电压时出现饱和失真等缺陷，满足了自适应移相干涉测量的要求。     

基于LabVIEW的压电陶瓷相移器控制系统

压电陶瓷(PZT)作为微位移的执行装置,在光学测量方面得到广泛的应用.运用虚拟仪器软件设计的压电陶瓷相移器驱动、校正与位移精度控制系统,准确方便地实现了对压电陶瓷相移器的控制.通过LabVIEW编写的程序采集数据对PZT的位移量进行分析和计算,提出一种测量PZT驱动电压与位移曲线的新方法.通过Lab-VIEW控制数据采集卡的输出电压来控制PZT的驱动,位移精度可以达到纳米(nm)量级.     

掺杂PZT压电振子弹性疲劳的导纳圆表征法

采用导纳圆法分析研究了掺杂Pb(Zr,Ti)O3(PZT)陶瓷片的弹性疲劳效应,该方法通过导纳圆图得出谐振频率,并计算出表征弹性疲劳的参数,即弹性顺度常数。实验发现当PZT工作在谐振频率下,伸缩振动次数大于109时出现明显的弹性疲劳效应。     

梯度PZT铁电陶瓷的介电性质

采用常规陶瓷制备方法制备了单组分锆钛酸铅（PZT）和梯度PZT铁电陶瓷材料．对两者的介电特性进行了比较和研究．单组分样品在相变处介电常数出现峰值，而通过热扩散形成的梯度铁电陶瓷能拓宽相变区域，在较宽的温度范围内获得较高的介电常数．     

悬索桥施工猫道的振动控制

基于万州长江二桥的施工猫道，介绍悬索桥施工猫道的振动方法和机理，建立猫道动力特性分析有限元模型，计算分析制振构造的设计参数对减振效果的影响。结果表明：对于超大跨度悬索桥，抗风缆系统控制猫道振动不够经济；水平制振索控制猫道的侧向振动和扭转振动，提高张力不能增大其减振效果；抗风门架和斜索控制猫道的竖向振动和扭转振动，增大斜索长度，减振效果愈加明显；联结绳可以有效地控制施工人员行走激发的猫道侧向振动。     

汽车摩擦离合器优化设计

离合器是汽车传动系中重要的组成部件,对汽车整车性能尤其是扭振具有重要的影响。基于从动盘减振器刚度和阻尼对系统振动状态的影响,结合DST240系列离合器,建立了从动盘式摩擦离合器扭转减振器的优化模型,对目标函数进行了优化,改善了传动系统扭转振动工况,分析结果表明该方法具有实用性。     

全钙钛矿La0.5Sr0.5CoO3/PbZr0.53Ti0.47O3/La0.5Sr0.5CoO3异质结的结构与性能

应用射频磁控溅射法在SrTiO3(STO)基片上制备了全钙钛矿结构La0.5Sr0.5CoO3/PbZr0.53Ti0.47O3/ La0.5Sr0.5CoO3(LSCO/PZT/LSCO)电容器异质结,并进行了结构和性能的表征.X射线衍射(XRD)的研究表明,LSCO/PZT/LSCO异质结在SrTiO3(STO)基片上为外延生长.对该电容器铁电性能的研究发现,在5 V驱动电压下,电滞回线饱和趋势良好,矫顽场电压为1.8 V和剩余极化强度为21.5×10-6 C/cm2,漏电流为8.9×10-8 A/cm2.实验还证实该电容器具有良好的脉冲宽度依赖性及抗疲劳特性.     

高转速汽油机扭振计算问题

目前，汽油机正朝着高转速，大功率，低噪声，轻型化方向发展。因此，对汽油机扭转振动特性的研究变得越来越重要。曲轴扭振过大，不仅会引起曲轴扭转疲劳破坏，而且也是产生发动机噪声的主要原因之一。在曲轴前端安装扭振减振器是减低曲轴系扭振的有效方法。本文结合４８６Ｑ型汽油机的扭振测试分析和计算对其扭振特性及橡胶减振器参数进行了研究，并提出一种减振器的优化设计方法。     

锆钛酸铅（PZT）纳米陶瓷粉体的液相制备技术

评述了Sol-gel法、共沉淀法和水热法制备锆钛酸铅(PZT)纳米陶瓷粉体的原理、工艺过程、技术特点及其优缺点。重点论述了水热合成PZT纳米陶瓷粉体的dissolution／precipitation和in-situ两种合成机制,详细分析了锆、钛、铅等反应物离子在水热条件下的存在形式、反应机理以及碱度、温度、干燥技术和铅含量等条件对水热合成PZT纳米陶瓷粉体的影响。讨论了液相法合成PZT纳米陶瓷粉体的研究热点与发展方向。