壓電智能復(fù)合材料板的形狀控制及其優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、壓電智能結(jié)構(gòu)是利用壓電材料所具有的壓電效應(yīng)，使結(jié)構(gòu)具有傳感和驅(qū)動(dòng)的能力。這種結(jié)構(gòu)具有響應(yīng)快、自診斷，自修復(fù)等特點(diǎn)，在航空航天領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景，目前已成為智能結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)由于其優(yōu)越的力學(xué)性能也廣泛應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)之中，但由于復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)經(jīng)常在熱環(huán)境下工作下，因此，如何控制其熱變形，也是工程中十分關(guān)注的問題。本文采用基于復(fù)合材料一階剪切效應(yīng)理論的有限元方法研究了壓電智能復(fù)合材料層合板在考慮熱載荷下的變

2、形，以及使用壓電作動(dòng)器對(duì)層合板進(jìn)行形狀修復(fù)的問題。在文中，作者首先對(duì)壓電智能結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和其分析方法的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)況進(jìn)行了評(píng)述；然后，分別介紹了基于復(fù)合材料一階剪切效應(yīng)理論的層合板理論和相應(yīng)的有限元列式：其次，介紹了壓電材料的本構(gòu)關(guān)系，驅(qū)動(dòng)原理，提出了考慮熱載荷的含粘結(jié)層壓電智能結(jié)構(gòu)模型；最后通過典型數(shù)值算例分別研究了復(fù)合材料層合板的熱變形，壓電作動(dòng)器對(duì)層合板進(jìn)行形狀控制，作動(dòng)器上所施加的電壓值優(yōu)化以及使用壓電作動(dòng)器對(duì)熱變形層合板進(jìn)行形狀

3、修復(fù)等問題。分析結(jié)果表明，壓電智能復(fù)合材料層合板在熱載荷作用下的變形明顯，而采用壓電作動(dòng)器對(duì)復(fù)合材料層合板進(jìn)行形狀控制可以取得很高的精度，對(duì)其熱變形進(jìn)行修復(fù)效果良好。本文提出的方法和所得結(jié)論對(duì)研究在熱-電-力多場(chǎng)耦合情況下，壓電智能層合板結(jié)構(gòu)的變形分析和形狀控制具有一定參考價(jià)值。 本項(xiàng)研究工作是大連理工大學(xué)理學(xué)學(xué)科研究基金項(xiàng)目“考慮界面脫粘損傷壓電復(fù)合材料智能加筋板殼結(jié)構(gòu)在靜、動(dòng)力載荷作用下的失效研究” (編號(hào)：SFDUT070