壓電層合Beck桿的動力特性分析.pdf

1、上世紀(jì)五六十年代，人們開始研究彈性系統(tǒng)的動力穩(wěn)定性問題。實際上，當(dāng)外力為非保守力時，即使研究彈性系統(tǒng)的平衡穩(wěn)定性問題，也必須從動力學(xué)的觀點來討論，必須考慮系統(tǒng)的慣性性質(zhì)。Beck桿即是比較有代表性的此類結(jié)構(gòu)之一。對于壓電智能梁的研究在上世紀(jì)末也已得到人們的廣泛關(guān)注。如何利用壓電材料來提高非保守力作用下的桿梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，把二者結(jié)合起來作為研究的方向，具有一定的新意。本文分別分析了帶有壓電層等截面Beck桿和帶有壓電層變截面Beck桿的動

2、力特性。提出一種利用壓電材料來提高Beck桿穩(wěn)定性的方法，分析了利用壓電材料提高：Beck桿穩(wěn)定性的可行性。 主要工作包括以下內(nèi)容： 首先，闡述了壓電材料的基本知識，介紹了壓電本構(gòu)方程，壓電材料的特性，重要性能參數(shù)，以及使用時應(yīng)注意的問題等；介紹了第三章和第五章建立模型時用到的相關(guān)基礎(chǔ)知識。 其次，研究了壓電層合等截面Beck桿的穩(wěn)定性及其他動力特性問題。建立壓電層合等截面Beck桿的分段運動微分方程，利用解析法

3、，得到特征矩陣，通過求解特征矩陣得出頻率等各個相關(guān)量的關(guān)系；分析了軸向壓力，末端質(zhì)量塊等與隨從力臨界值及軸向力臨界值之間的變化關(guān)系，得出軸向壓力對Beck桿前三階頻率，對顫振失穩(wěn)臨界值有不同程度的影響；壓電片，增加壓電片長度，改變壓電片位置以及提高壓電片施加電壓對Beck桿穩(wěn)定性有不同程度的提高作用；壓電片長度與效率的關(guān)系。 第三，研究了壓電層合變截面Beck桿的穩(wěn)定性及其它動力特性問題。建立帶有壓電層合變截面Beck桿的分段方

4、程；利用微分求積法，得到特征矩陣，通過求解特征矩陣得出頻率等各個相關(guān)量的關(guān)系；分析了變厚度比，質(zhì)量比，無量綱軸向壓力及壓電片施加電壓對Beck桿的顫振失穩(wěn)臨界力和發(fā)散失穩(wěn)臨界力的變化關(guān)系，得出結(jié)論除第三章部分結(jié)論外，還包括：厚度比的變化對變截面Beck桿前三階頻率，無量綱隨從力臨界值，無量綱軸向力臨界值有一定的影響；質(zhì)量比的變化對前三階頻率，隨從力臨界值，及其他動力特性的影響；壓電片長度，位置，以及加載電壓對變截面Beck桿的穩(wěn)定性不同