基于壓電智能復合材料的振動主動控制.pdf

1、飛機的機動性、穩(wěn)定性、可靠性及續(xù)航時間等都會影響一場戰(zhàn)役的結(jié)果。雙垂尾的飛機在大攻擊角飛行時,其前部機身或機翼上會產(chǎn)生非定常的、紊亂的渦流,渦流載荷通常以彎矩和扭矩的形式反復作用在飛機的垂直尾翼上。當這種渦流載荷的頻帶覆蓋飛機垂尾低階固有頻率時,會引起垂尾巨大的振動和動態(tài)應力,使得垂尾結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過早的疲勞損傷,嚴重影響了飛機的戰(zhàn)斗力和可靠性。
　　宏纖維復合材料(Macro Fiber Composite,MFC)作為壓電智能復合材

2、料的一種類型,不僅具有高應變驅(qū)動效率,而且能夠?qū)崿F(xiàn)定向驅(qū)動、定向傳感。由于其極好的撓性,MFC能夠粘貼在曲面結(jié)構(gòu)上,有效地控制垂尾結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生振動,從而增加飛機的使用壽命降低維護成本。本文以MFC在垂尾結(jié)構(gòu)上振動主動控制的應用為研究背景,對MFC的驅(qū)動機理和傳感機理進行了研究,建立了簡化的垂尾結(jié)構(gòu)有限元模型并進行了振動控制仿真分析,以及開展了垂尾結(jié)構(gòu)的振動主動控制實驗。本文的主要內(nèi)容為:
　　(1)根據(jù)宏纖維復合材料的結(jié)構(gòu)特性將其簡

3、化成橫觀各向同性材料,簡化出了MFC的三維線彈性—壓電方程。分別基于應用效應的P2型MFC和應用d31d33效應的P1型MFC來探討板結(jié)構(gòu)表面粘貼宏纖維復合材料的驅(qū)動機理和傳感機理,最后推導出了MFC作為驅(qū)動器的驅(qū)動彎矩方程和和作為傳感器的傳感電壓方程。
　　(2)采用有限元軟件ABAQUS建立了MFC的有限元模型,仿真分析了MFC的正壓電效應和逆壓電效應。然后對幾種飛機垂直尾翼結(jié)構(gòu)的簡化模型進行模態(tài)分析,最后使用UAMP子程序來