壓電智能梁基本原理及受力性能研究.pdf

1、壓電智能結構是指在基體結構中使用壓電材料作為傳感和驅動元件的新型結構，它不僅具有智能結構共同的自感知、自適應、自診斷和自修復的優(yōu)點，而且還具有集傳感和驅動一體化的優(yōu)越特性，因此其在土木工程領域有著比其他類型智能結構更為廣闊的發(fā)展前景。本文對壓電智能梁的基本原理及受力性能進行了系統(tǒng)的研究，主要研究工作包括：　　第一部分，通過壓電陶瓷驅動器的驅動力試驗，對驅動器的驅動性能進行了詳細的研究與分析。基于剛架的驅動力試驗，對壓電陶瓷驅動器的驅動

2、力與輸入電壓之間的理論關系進行了數(shù)據(jù)擬合，建立了“驅動力—電壓”控制方程?；诘葢α旱尿寗恿υ囼?，建立了基于材料力學公式的驅動器“驅動力—電壓”控制方程。通過數(shù)據(jù)分析與參數(shù)對比，文本建議采用基于剛架的驅動力試驗所建立的“驅動力—電壓”控制方程?！　〉诙糠郑M行了壓電智能梁的主動控制試驗，對壓電智能梁在靜力荷載和驅動力作用下的變形恢復能力、應變恢復特性以及裂縫閉合特征進行了系統(tǒng)的試驗研究，分析了配筋率、跨高比和驅動器埋設位置等因素的

3、影響。試驗結果表明，對壓電智能梁的應力、變形和裂縫的主動控制均取得了良好的控制效果。論文中對基于壓電驅動器的智能梁主動控制試驗研究在國內外尚屬首次?！　〉谌糠?，基于非線性有限元原理，編制修改了壓電智能梁的主動控制分析程序，考慮了材料非線性、幾何非線性和壓電陶瓷驅動器的“驅動力—電壓”控制方程等因素，對壓電智能梁的主動控制進行了全過程分析；基于有限元分析軟件ANSYS，建立了壓電智能梁模型，考慮并解決了結構單元選取和荷載步設置等相關問

4、題，對壓電智能梁進行了非線性有限元分析。分別將程序計算結果和ANSYS計算結果與試驗值進行對比，結果表明，程序計算結果與試驗值吻合程度較好。另外，還應用上述有限元分析程序對不同參數(shù)的壓電智能梁主動控制進行了參數(shù)分析?！　〉谒牟糠?，對壓電智能梁控制系統(tǒng)和控制理論進行了總結。在此基礎上，推導了基于現(xiàn)有設計規(guī)范的壓電智能梁應力、裂縫和變形的主動控制計算公式，建立了針對壓電智能梁的主動控制設計方法。應用該方法的計算值與試驗結果以及參數(shù)分析結果