光致伸縮層合變體機翼研究.pdf

1、鐵電陶瓷材料在高能量光束的照射下能夠產(chǎn)生應(yīng)變，因此可制作成驅(qū)動器或傳感器層合于空間梁、板、殼結(jié)構(gòu)或者嵌入結(jié)構(gòu)內(nèi)部實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的形狀控制。相比于由電、磁等信號激發(fā)的智能材料制作而成的驅(qū)動器（如壓電驅(qū)動器、電致伸縮作動器、記憶合金等），光致伸縮驅(qū)動器由于具有不需要硬線連接、遠程控制而且不會引起電磁干擾等優(yōu)點，所以非常適合在太空環(huán)境下對結(jié)構(gòu)施加非接觸激勵以及控制，且符合航空航天領(lǐng)域輕質(zhì)化的發(fā)展趨勢，因此具有重大的研究價值。本文利用不同極化方向的

2、光致伸縮驅(qū)動器，針對驅(qū)動器在多場耦合下的本構(gòu)模型、光致伸縮層合梁結(jié)構(gòu)力學建模以及光電層合機翼結(jié)構(gòu)的機翼撓度優(yōu)化問題開展研究。
　　本文首先闡述了鐵電陶瓷材料和光致伸縮驅(qū)動器在光-電-力-熱等物理場下的耦合效應(yīng)，分別針對不同極化方向的驅(qū)動器本構(gòu)關(guān)系進行分析，建立0-1極化和0-3極化驅(qū)動器層合梁結(jié)構(gòu)力學模型。采用光-電-力-熱耦合單元建立層合結(jié)構(gòu)的有限元模型，并引入加強假定應(yīng)變以及假定自然應(yīng)變模式來改善單元性能。解析方法與有限元方法

3、和采用軟件 Abaqus計算三種計算結(jié)果進行對比表明，建立的力學模型正確、有效，提出的光電單元效率更高，能更好的模擬驅(qū)動效果。
　　針對Abaqus軟件進行二次開發(fā)，編寫PLZT材料子程序，搭建軟件Abaqus和Matlab聯(lián)合仿真平臺，并在此基礎(chǔ)上以柔性機翼結(jié)構(gòu)的位移為目標函數(shù)，以粘貼于機翼結(jié)構(gòu)表面的光致伸縮驅(qū)動器的位置和數(shù)目為設(shè)計變量，應(yīng)用有限元軟件和遺傳算法設(shè)計針對柔性結(jié)構(gòu)的位移優(yōu)化系統(tǒng)。數(shù)值模擬結(jié)果驗證了該優(yōu)化方法能很好的