基于压电材料的自供能振动抑制系统研究

1144766066 · 发表于 2022-5-4 07:30:19

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雅宝题库解析：
利用压电材料的双向机电耦合特性，本文将能量平衡的思想引入振动控制技术中，提出了“自供能”振动抑制系统的概念。此类系统具有被动振动控制方法所不具备的特性，从而能达到更好的控制效果，且其不需要从系统的外部供能，在不利于外部供能或引线的场合有广泛的应用前景。这一思路可以通过压电网络实现，即将多个机械场上无关的结构连接起来形成一个具有“结构-电路-结构”耦合关系的新系统，可由协调叶盘结构等周期对称系统构造。基于机电耦合特性，当压电网络中的各结构分别承受载荷时，在它们之间也将形成相互作用力。在恰当的参数范围下（网络连接方式、网络的规模和构成、电路元件的取值），这些相互作用力将起到主动控制力的作用，从而可以抑制系统的振动。本文从理论上阐述了如下三方面的内容：压电网络的定义、基本形式、命名约定和数学描述。以广义Hamilton原理为理论基础，总结和推导压电结构离散分析模型的一般形式，并据此导出压电结构集总参数模型的一般形式。提出文中所讨论的压电网络的基本假设和结构，并约定其命名方式。用集总参数模型和基尔霍夫电路定理给出并联形式和串联形式的压电网络的数学描述，并进行无量纲化。给出了电容型压电网络动力学方程的一般形式。压电网络的动力学特性。基于电容型压电网络减缩动力学方程的一般形式，推导其特征值题目，并获得解析解。从而可以给出任意规模的压电网络的全部模态信息，分析并比较网络中的电容和各种网络连接（包括不进行网络连接时的短路、断路和分支电路）对系统模态特性的影响。建立了压电网络的输入输出关系，基于两种不同的出发点分别得到了压电网络在任意简谐激励下的响应，进而探讨了一些特殊激振力下系统的响应特性。给出了激振力形式、连接方式、网络规模和电路元件对响应特性的影响。利用压电网络构造振动抑制系统的机理和方法。约定了此题目的范畴和格式，即将组成压电网络的（本质上具有对等关系的）各压电结构分成“振动抑制对象”和“能量提取对象”，并同时考量压电网络对振动抑制对象在单个频率点以及在共振频带内的振动抑制效果。给出了压电网络的可达到的最佳振动抑制行为，并给出了其在几种特殊形式的激振力下的振动抑制效果。

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