復(fù)合材料梁及鋼框架壓電-SMA主動(dòng)控制分析.pdf

1、智能結(jié)構(gòu)的研究始于50到70年代的航空航天工程,隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,智能材料和智能結(jié)構(gòu)在軍事、汽車、船舶、土木工程等方面展現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用前景。其中壓電材料由于附加質(zhì)量小、易粘貼、頻帶寬等一系列優(yōu)勢(shì),已被廣泛應(yīng)用于柔性結(jié)構(gòu)的振動(dòng)主動(dòng)控制和靜力變形控制。形狀記憶合金(ShapeMemoryAlloy-SMA)材料具有獨(dú)特的形狀記憶效應(yīng)和相變超彈性性能,使得它能夠產(chǎn)生較大的恢復(fù)應(yīng)力和恢復(fù)應(yīng)變,因此也被廣泛地應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制和變形控制。

2、r>　　 本文首先基于智能梁的高階剪切理論,采用樣條有限點(diǎn)法研究壓電智能梁在外力、壓電力作用下的彎曲變形、感應(yīng)電勢(shì)以及橫向自由振動(dòng)的問題;其次分析了各種邊界條件下壓電片不同粘貼位置的靜力驅(qū)動(dòng)效果,討論了電壓變化,位移增益系數(shù)Gd的變化對(duì)形狀控制的影響,并且將SMA的恢復(fù)力處理為外荷載對(duì)比了靜力變形控制下SMA材料和壓電材料的驅(qū)動(dòng)效果及SMA和壓電片聯(lián)合控制效果;然后采用經(jīng)典線性二次型最優(yōu)控制(LQR)算法對(duì)壓電智能梁進(jìn)行主動(dòng)控制研究,

3、討論了加權(quán)矩陣Q和R變化、支撐條件變化等對(duì)振動(dòng)主動(dòng)控制效果的影響,并初步分析了壓電片粘貼位置、壓電片的自適應(yīng)性對(duì)控制效果的影響;最后,采用高階剪切理論通過內(nèi)力平衡條件推導(dǎo)了兩節(jié)點(diǎn)梁?jiǎn)卧灰撇逯岛瘮?shù)和單元?jiǎng)偠染仃?并采用QR法分析了鋼框架結(jié)構(gòu)的位移,將結(jié)構(gòu)在兩個(gè)方向分別用樣條函數(shù)離散,建立了QR法計(jì)算新格式,可以解決單樣條離散時(shí)不能處理同一邊路上框架柱不同種約束條件組合的問題,并在考慮剪切變形情況下分析壓電片不同位置粘貼及SMA不同節(jié)點(diǎn)連