壓電復(fù)合材料阻尼機(jī)理及其懸臂梁主動(dòng)控制的研究.pdf

1、壓電復(fù)合材料主要是由壓電相和基體相復(fù)合而成，是一種新型的功能材料，在交通運(yùn)輸、航空航天、建筑、機(jī)械等領(lǐng)域，這類新型減振材料都得到了廣泛的應(yīng)用。壓電復(fù)合材料的主要阻尼途徑是：振動(dòng)機(jī)械能→電能→熱能，本文采用光纖溫度傳感器測(cè)量壓電復(fù)合材料產(chǎn)生的熱能，對(duì)壓電復(fù)合材料的阻尼機(jī)理進(jìn)行研究，目前這方面的研究在國(guó)內(nèi)鮮有報(bào)道；并采用PID控制研究壓電懸臂梁在主動(dòng)控制下的振動(dòng)響應(yīng)。
　　由于裸光纖光柵質(zhì)地脆弱，一般采用金屬進(jìn)行封裝，金屬的熱膨脹系數(shù)

2、為10-20×10-6/℃，且金屬材料強(qiáng)度高，剛度大，在振動(dòng)時(shí)不易變形，不僅可以提高光纖光柵的靈敏度，而且對(duì)光纖光柵起到了很好的保護(hù)作用。封裝不銹鋼的溫度響應(yīng)性良好，實(shí)驗(yàn)得出FBG最佳放置方法為將其與懸臂梁振動(dòng)方向平行放置。FBG兩次溫度標(biāo)定后的結(jié)果是其線性相關(guān)度分別為R1=0.9985和R2=0.99807，兩次標(biāo)定后的線性相關(guān)度很好，可以作為實(shí)驗(yàn)用的溫度傳感元件。封裝增敏后的FBG是裸FBG的靈敏度系數(shù)的3.04倍，封裝后達(dá)到了較好

3、的增敏效果。
　　采用光譜儀測(cè)量振動(dòng)壓電懸臂梁的耗能產(chǎn)熱，在持續(xù)振動(dòng)一段時(shí)間后，中心波長(zhǎng)值增大，壓電阻尼材料溫度升高；采用解調(diào)儀測(cè)量振動(dòng)壓電懸臂梁耗能產(chǎn)熱，懸臂梁在測(cè)量時(shí)間內(nèi)溫度升高，但是幅度較小，約為0.62℃。對(duì)不同比例壓電復(fù)合材料進(jìn)行DMA分析和DASP軟件分析，比較阻尼值大小。
　　采用瞬時(shí)信號(hào)和交變信號(hào)分別驅(qū)動(dòng)懸臂梁振動(dòng)，利用PID控制的方法，改變控制系數(shù)P的大小，懸臂梁在瞬間沖擊力作用下的停止時(shí)間隨壓電陶瓷含量增

4、大，停止時(shí)間減??；施加主動(dòng)控制后，同一懸臂梁的停止時(shí)間比未施加主動(dòng)控制時(shí)的時(shí)間更短。選擇交變信號(hào)作用于懸臂梁，在控制系數(shù)P=5，驅(qū)動(dòng)陶瓷片在C控制時(shí)，懸臂梁的振動(dòng)幅度減小的最多，在C處的控制效果最好。在多個(gè)驅(qū)動(dòng)陶瓷片共同控制下，兩個(gè)陶瓷片的控制效果要優(yōu)于三個(gè)陶瓷片的控制效果，本文中最佳控制效果位置在B+C。采用Drive-1和Drive-2驅(qū)動(dòng)片主動(dòng)控制的平均時(shí)間為4.29s和4.812s，Drive-1驅(qū)動(dòng)片的控制時(shí)間比采用Drive