壓電層合板力-熱-電耦合分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、壓電智能結(jié)構(gòu)是利用壓電材料所具有的壓電效應(yīng)，使結(jié)構(gòu)具有傳感和驅(qū)動(dòng)的能力。這種結(jié)構(gòu)具有響應(yīng)快，自診斷，自修復(fù)等特點(diǎn)，在航空航天領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景，目前已成為智能結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)由于其優(yōu)越的力學(xué)性能廣泛應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)之中。本文從壓電本構(gòu)方程出發(fā)，采用高階位移場，高階電勢分布和高階溫度分布假設(shè)，基于Kirchhoff假設(shè)和Hamilton原理建立了壓電層合板的力-電-熱場耦合的高階有限元模型。簡要介紹了ANSYS

2、/APDL語言的應(yīng)用，并應(yīng)用其計(jì)算了粘貼/埋置壓電片，單點(diǎn)及多點(diǎn)配置壓電片對(duì)懸臂梁，板撓度的影響，比較兩種配置方法的優(yōu)缺點(diǎn)，繪出撓度隨壓電片物性參數(shù)的變化趨勢圖。在已有研究成果的基礎(chǔ)上進(jìn)一步討論了自由振動(dòng)，計(jì)算了兩種模型的前五階頻率，為主動(dòng)控制奠定了基礎(chǔ)。最后采用ANSYS軟件自帶的零階優(yōu)化方法和一階優(yōu)化方法分析了壓電層合板的形狀最優(yōu)控制設(shè)計(jì)。本文提出的方法和所得結(jié)論對(duì)在多場耦合情況下，壓電智能層合結(jié)構(gòu)的變形分析和形狀控制具有一定參考價(jià)