基于壓電智能復(fù)合材料的振動(dòng)主動(dòng)控制.pdf

1、飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性、穩(wěn)定性、可靠性及續(xù)航時(shí)間等都會(huì)影響一場(chǎng)戰(zhàn)役的結(jié)果。雙垂尾的飛機(jī)在大攻擊角飛行時(shí),其前部機(jī)身或機(jī)翼上會(huì)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(fù)作用在飛機(jī)的垂直尾翼上。當(dāng)這種渦流載荷的頻帶覆蓋飛機(jī)垂尾低階固有頻率時(shí),會(huì)引起垂尾巨大的振動(dòng)和動(dòng)態(tài)應(yīng)力,使得垂尾結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過(guò)早的疲勞損傷,嚴(yán)重影響了飛機(jī)的戰(zhàn)斗力和可靠性。
　　宏纖維復(fù)合材料(Macro Fiber Composite,MFC)作為壓電智能復(fù)合材

2、料的一種類(lèi)型,不僅具有高應(yīng)變驅(qū)動(dòng)效率,而且能夠?qū)崿F(xiàn)定向驅(qū)動(dòng)、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(dòng),從而增加飛機(jī)的使用壽命降低維護(hù)成本。本文以MFC在垂尾結(jié)構(gòu)上振動(dòng)主動(dòng)控制的應(yīng)用為研究背景,對(duì)MFC的驅(qū)動(dòng)機(jī)理和傳感機(jī)理進(jìn)行了研究,建立了簡(jiǎn)化的垂尾結(jié)構(gòu)有限元模型并進(jìn)行了振動(dòng)控制仿真分析,以及開(kāi)展了垂尾結(jié)構(gòu)的振動(dòng)主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)。本文的主要內(nèi)容為:
　　(1)根據(jù)宏纖維復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特性將其簡(jiǎn)

3、化成橫觀各向同性材料,簡(jiǎn)化出了MFC的三維線(xiàn)彈性—壓電方程。分別基于應(yīng)用效應(yīng)的P2型MFC和應(yīng)用d31d33效應(yīng)的P1型MFC來(lái)探討板結(jié)構(gòu)表面粘貼宏纖維復(fù)合材料的驅(qū)動(dòng)機(jī)理和傳感機(jī)理,最后推導(dǎo)出了MFC作為驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)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(yīng)和逆壓電效應(yīng)。然后對(duì)幾種飛機(jī)垂直尾翼結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型進(jìn)行模態(tài)分析,最后使用UAMP子程序來(lái)