電壓激勵下壓電層合結構的動力學分析.pdf

1、壓電層合結構在工程中已經(jīng)被廣泛地使用，其常被用在生產(chǎn)傳感器、轉換器、驅動器等設備中。由于壓電智能層合結構的應用研究起步不久，為保證該類結構在外激勵下安全可靠地工作，有許多基礎性力學問題急需解決。以壓電層合梁、板為代表的分布式結構成為高性能壓電元件設計的理想結構形式，分析壓電層合梁、板結構的動力學問題有著重要的應用價值和理論意義。論文以壓電陶瓷-金屬-壓電陶瓷對稱層合結構為研究對象，研究了其受電壓激勵時的響應問題。
　　首先闡述了論

2、文的研究目的及意義，介紹了壓電材料的種類及性能，壓電方程及相關理論，國內外研究現(xiàn)狀等。
　　其次基于Lagrange方程得到了等截面壓電層合對稱懸臂梁在橫向激振電壓下的強迫振動微分方程。用ANSYS軟件對建立的相關有限元模型進行動力學仿真分析，仿真結果與理論值基本吻合，驗證了理論的正確性。進一步分析了阻尼對橫向位移響應的影響，討論了速度、加速度隨時間的變化規(guī)律，分析了壓電懸臂梁的最大應力出現(xiàn)位置及最大應力值隨時間的關系。結果表明阻

3、尼的大小對拍的形成及持續(xù)時間有一定的影響，振動時最大應力位置出現(xiàn)在靠近固定端的壓電陶瓷與基體材料的粘接處。
　　然后基于考慮了壓電材料的電致彈性和電致伸縮效應的非線性本構方程，依據(jù)Von Karman大撓度理論、Hamilton原理和Rayleigh-Ritz法推導出了電壓激勵下的壓電層合矩形薄板的非線性振動方程。求得了壓電層合薄板主共振時幅頻響應方程并通過算例驗證了理論的正確性。證明了當激勵電場較大時，壓電材料的非線性效應不可忽