基于壓電片的水中結(jié)構(gòu)聲輻射主動控制模擬研究.pdf

1、智能結(jié)構(gòu)應(yīng)用在結(jié)構(gòu)振動聲輻射控制領(lǐng)域內(nèi)，是當前的研究熱點問題，在大空間結(jié)構(gòu)適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的運行中己得到應(yīng)用，而水下結(jié)構(gòu)聲輻射的主動控制研究，具有重要的理論意義和應(yīng)用前景?；跀?shù)值模擬對艦船結(jié)構(gòu)進行振動噪聲的設(shè)計控制，能使艦船結(jié)構(gòu)具有良好的動態(tài)特性，滿足艦船低振動、低噪聲的設(shè)計要求，而對水下結(jié)構(gòu)振動聲輻射主動控制的深入研究，應(yīng)能夠很好的解決艦船結(jié)構(gòu)的振動噪聲問題。壓電材料作為一種新型的智能材料，以其良好的機電耦合特性，在結(jié)構(gòu)振動聲輻射的主動

2、控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 本文首先介紹了壓電材料的基本特性，給出了壓電材料的本構(gòu)方程，以及壓電材料在結(jié)構(gòu)振動聲輻射主動控制中的應(yīng)用。其次將無界靜止流域中結(jié)構(gòu)表面聲壓的積分方程，采用邊界元方法進行離散，并與結(jié)構(gòu)有限元相耦合，得到了流體－結(jié)構(gòu)耦合自由振動方程。然后根據(jù)Hamilton原理，基于Mindlin板彎曲理論，建立了含壓電片結(jié)構(gòu)的二維有限元分析模型，同時也給出了壓電片作為傳感器的傳感方程和作為作動器的作動方程，另外，根據(jù)壓電

3、材料的機電耦合特性，推導(dǎo)出了壓電作動器的驅(qū)動電壓到梁位移響應(yīng)的頻響函數(shù)，得出了壓電片的最佳布置位置在梁的最大應(yīng)變處。再將有限元方程同基于Rayleigh積分的邊界元方程相結(jié)合，采用速度負反饋控制方法，建立了水下含壓電片結(jié)構(gòu)的聲輻射主動控制模型。最后，通過數(shù)值模擬，對壓電片位置進行改變，討論了在空氣中和水中對結(jié)構(gòu)聲輻射的控制效果影響，得出空氣中壓電片應(yīng)布置在結(jié)構(gòu)應(yīng)變最大處，在水中的布置位置與空氣中并不相對應(yīng)，討論了控制增益和作動電壓的關(guān)系