宏纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型及對(duì)板殼結(jié)構(gòu)振動(dòng)的主動(dòng)控制.pdf

1、 I摘 要板殼類結(jié)構(gòu)如今在土木工程、船舶工程、航空航天等工程領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。大跨度建筑物樓蓋，飛機(jī)的艙壁、機(jī)翼，船舶導(dǎo)流管，衛(wèi)星的太陽(yáng)帆板都可以歸為板殼結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)越來(lái)越追求高承載力和低質(zhì)量，因此都向著輕質(zhì)化，大型化和柔性化發(fā)展，所以此類結(jié)構(gòu)振動(dòng)問(wèn)題日益突出，若不對(duì)其振動(dòng)進(jìn)行控制，則會(huì)帶來(lái)結(jié)構(gòu)的破壞，影響使用壽命。而上述各類結(jié)構(gòu)的振動(dòng)歸根到底都是板殼振動(dòng)，為了解決這類問(wèn)題，非常有必要對(duì)板殼這種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)進(jìn)行控制研究。宏纖維復(fù)合材

2、料（MFC）作為一種新型的智能材料，由壓電陶瓷纖維和環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合而成。其質(zhì)輕，韌性好，驅(qū)動(dòng)力大，可粘貼于曲面結(jié)構(gòu)，是目前現(xiàn)有的壓電材料當(dāng)中綜合性能最好的一種智能材料，非常適合用于板殼類結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制。但目前國(guó)內(nèi)外對(duì)宏纖維復(fù)合材料的研究還很少，沒(méi)有一套成熟的理論來(lái)建立宏纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制模型。因此本文展開(kāi)了對(duì)宏纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制模型的研究，并在此基礎(chǔ)上提出利用宏纖維復(fù)合材料對(duì)板殼類結(jié)構(gòu)的振動(dòng)進(jìn)行主動(dòng)控制。本文使用宏纖維復(fù)合材料作為

3、驅(qū)動(dòng)器，分別對(duì)一平板和弧殼的振動(dòng)施加主動(dòng)控制，進(jìn)行了理論推導(dǎo)、數(shù)值仿真，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本文主要做了如下工作：（1）推導(dǎo)出了宏纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型公式，提出了一種將宏纖維復(fù)合材料作為荷載邊界條件的等效有限元建模法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其正確性。（2） 運(yùn)用 Guyan 縮聚法和范數(shù)降階法對(duì)平板和弧殼的有限元模型進(jìn)行降階，并驗(yàn)證了其有效性。（3） 分別運(yùn)用 PID 控制算法和模糊 PID 控制算法對(duì)平板和弧殼振動(dòng)主動(dòng)控制進(jìn)行仿真分析。（4