基于主、被动混合模式的柔性薄板振动抑制的策略研究

发布时间：2024-04-13 03:01

　　薄板结构因其结构简单、重量轻等特点被广泛应用在各种领域中。薄板结构自身具有较高柔性,在实际工程应用中易产生较大振动,进而导致工作精度减低或疲劳损失等不良影响。采用各类主动或被动方式的抑振装置可以有效解决上述问题。本课题拟采用基于压电陶瓷和阻尼片的主、被动混合抑制策略的控制器,实现对薄板结构振动的有效控制。本课题首先基于基尔霍夫薄板理论建立薄板结构对应的简化结构——矩形板的理论模型,并推导出其动力学方程,对其进行模态分析,分析比较其各阶谐振频率和对应模态振动的变化规律和特点。根据上述矩形板的理论模型,设计一种基于压电陶瓷片和阻尼片的主、被动混合控制器。基于压电效应、材料力学和振动力学理论,利用瑞利-利兹法建立上述混合控制器的理论模型,并分析其动力学特性和性能。基于商用有限元软件COMSOL Multiphysics软件分别对主动模式、被动模式和主、被动模式三种情况下抑振器进行动力学性能的数值仿真分析。基于仿真结果,对上述三种结构形式的抑振器的主、被动控制元件的数量和位置分布进行优化设计和配置。在矩形板结构应变较大位置和振源附近位置布置阻尼片和压电片,可以取得较好的抑振效果。搭建实验测试平...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1卫星太阳帆板[3]

图1-1卫星太阳帆板[3][4]总结和阐述了关于板壳的基本概念与基本理论，并假设符合广义虎克定律，以此为基础介绍了关于矩形板的数学解法。徐芝纶[5]在其专著中，系统阐述了薄板弯曲问题的分法[6]、变分法[7]、利兹法[8]、伽辽金法[9]等。应用中，线性模型仅适合较小的振动情....

图1-2被动吸振器原理图

并使用基因遗传算法对被动吸振器进行优化，与现有研究成果进行对比，有较好的一致性，其原理如图1-2所示。Kung[22]通过在矩形板表面粘贴粘弹性材料阻尼片，增大板的局部阻尼，通过热量耗散的方式降低板本身的机械能，从而达到抑振的目的，并且，采用瑞利-利兹法求得矩形板振动的复特征值....

图1-3阻尼片被动抑振示意图

图1-3阻尼片被动抑振示意图[22]而被动抑振方法具有一定的局限性，被动抑制器的系统参数通常其因被动元件固有的类似“低通滤波器”的性能，使其在高频段具效果，而对薄板结构的低频振动的抑振则不太明显。主动抑振方薄板结构的振动频率或振幅，基于反馈原理进行控制，具有较好性，而得以广泛....

图1-4四边简支矩形板振动主动抑制实验[27]

了主动振动控制平台，可以很方便地利用该平台进行测量、控制、数据采集等操作，降低了实验成本同时操作更加便捷。陈松茂[29]使用DSP对柔性板的振动实验进行控制，使用激光测振仪测量柔性板振幅数据，采用有限元法和能量原理相结合的办法，优化压电片的布置位置，获得了较好的抑振效果。吴克....

本文编号：3952379