壓電智能復合材料板的形狀控制及其優(yōu)化設計.pdf

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

2、形，以及使用壓電作動器對層合板進行形狀修復的問題。在文中，作者首先對壓電智能結構的特點和其分析方法的國內外發(fā)展現(xiàn)況進行了評述；然后，分別介紹了基于復合材料一階剪切效應理論的層合板理論和相應的有限元列式：其次，介紹了壓電材料的本構關系，驅動原理，提出了考慮熱載荷的含粘結層壓電智能結構模型；最后通過典型數(shù)值算例分別研究了復合材料層合板的熱變形，壓電作動器對層合板進行形狀控制，作動器上所施加的電壓值優(yōu)化以及使用壓電作動器對熱變形層合板進行形狀

3、修復等問題。分析結果表明，壓電智能復合材料層合板在熱載荷作用下的變形明顯，而采用壓電作動器對復合材料層合板進行形狀控制可以取得很高的精度，對其熱變形進行修復效果良好。本文提出的方法和所得結論對研究在熱-電-力多場耦合情況下，壓電智能層合板結構的變形分析和形狀控制具有一定參考價值。 本項研究工作是大連理工大學理學學科研究基金項目“考慮界面脫粘損傷壓電復合材料智能加筋板殼結構在靜、動力載荷作用下的失效研究” (編號：SFDUT070