壓電復(fù)合材料阻尼機理及其懸臂梁主動控制的研究.pdf

1、壓電復(fù)合材料主要是由壓電相和基體相復(fù)合而成，是一種新型的功能材料，在交通運輸、航空航天、建筑、機械等領(lǐng)域，這類新型減振材料都得到了廣泛的應(yīng)用。壓電復(fù)合材料的主要阻尼途徑是：振動機械能→電能→熱能，本文采用光纖溫度傳感器測量壓電復(fù)合材料產(chǎn)生的熱能，對壓電復(fù)合材料的阻尼機理進行研究，目前這方面的研究在國內(nèi)鮮有報道；并采用PID控制研究壓電懸臂梁在主動控制下的振動響應(yīng)。
　　由于裸光纖光柵質(zhì)地脆弱，一般采用金屬進行封裝，金屬的熱膨脹系數(shù)

2、為10-20×10-6/℃，且金屬材料強度高，剛度大，在振動時不易變形，不僅可以提高光纖光柵的靈敏度，而且對光纖光柵起到了很好的保護作用。封裝不銹鋼的溫度響應(yīng)性良好，實驗得出FBG最佳放置方法為將其與懸臂梁振動方向平行放置。FBG兩次溫度標(biāo)定后的結(jié)果是其線性相關(guān)度分別為R1=0.9985和R2=0.99807，兩次標(biāo)定后的線性相關(guān)度很好，可以作為實驗用的溫度傳感元件。封裝增敏后的FBG是裸FBG的靈敏度系數(shù)的3.04倍，封裝后達到了較好

3、的增敏效果。
　　采用光譜儀測量振動壓電懸臂梁的耗能產(chǎn)熱，在持續(xù)振動一段時間后，中心波長值增大，壓電阻尼材料溫度升高；采用解調(diào)儀測量振動壓電懸臂梁耗能產(chǎn)熱，懸臂梁在測量時間內(nèi)溫度升高，但是幅度較小，約為0.62℃。對不同比例壓電復(fù)合材料進行DMA分析和DASP軟件分析，比較阻尼值大小。
　　采用瞬時信號和交變信號分別驅(qū)動懸臂梁振動，利用PID控制的方法，改變控制系數(shù)P的大小，懸臂梁在瞬間沖擊力作用下的停止時間隨壓電陶瓷含量增

4、大，停止時間減?。皇┘又鲃涌刂坪?，同一懸臂梁的停止時間比未施加主動控制時的時間更短。選擇交變信號作用于懸臂梁，在控制系數(shù)P=5，驅(qū)動陶瓷片在C控制時，懸臂梁的振動幅度減小的最多，在C處的控制效果最好。在多個驅(qū)動陶瓷片共同控制下，兩個陶瓷片的控制效果要優(yōu)于三個陶瓷片的控制效果，本文中最佳控制效果位置在B+C。采用Drive-1和Drive-2驅(qū)動片主動控制的平均時間為4.29s和4.812s，Drive-1驅(qū)動片的控制時間比采用Drive