壓電驅動器在結構健康監(jiān)測中的動態(tài)性能研究.pdf

1、近年來，壓電材料廣泛應用于現代工業(yè)、交通、醫(yī)療和航空航天等領域。無損探傷技術成為該領域中的研究熱點，吸引了眾多研究者的注意。在新的課題（基于智能壓電驅動/傳感一體化技術）研究中，通過粘附在結構表面的壓電晶片在脈沖電壓的作用下產生的高頻彈性波，能夠在局域范圍內識別出結構的早期損傷。本文基于力電耦合分析，研究了集壓電驅動/傳感一體化技術在結構無損探傷中的深層機理。本文所取得的成果對結構探傷技術的理論研究有重要的參考價值，同時對提升壓電器件在

2、實際應用中的整體性能具有重要的指導意義。
　　 本文利用三種更為合理的不同結構模式壓電驅動器所產生的高頻彈性波來監(jiān)測彈性結構的損傷問題；
　　 (1)對于壓電驅動器的厚度伸縮模式和厚度剪切模式，給出了這些振動模式的精確解析解，基于彈性力學的基本理論，運用應變積分求位移特解的方法得到彈性結構中彈性波的精確解析解，根據位移與應力在壓電驅動器與彈性結構接觸界面處的邊界條件和連續(xù)條件，所產生的彈性波傳播問題可以被精確求解。分析高

3、頻彈性波在結構中的傳播特性，及高頻彈性波損耗量與系統結構幾何尺寸、材料組合、加載頻率的影響關系。所得的結果為結構局域范圍內的損傷識別提供判據。
　　 (2)對于二維面內波問題，給出壓電片結構在P-SV振動模式下的解析解。建立了用壓電片（驅動器）監(jiān)測彈性板損傷的理論模型，用三角級數法進行求解，計算出阻抗、諧振頻率和振型等電學和聲學指標，觀察并研究了彈性板結構的能陷現象。這些結果對結構中的損傷監(jiān)測，尤其是初期微小損傷具有非常重要的理