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文檔簡介
1、本文的目標(biāo)是對應(yīng)用于主動結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的定向應(yīng)力波驅(qū)動器作初步研究。主動結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)(Active Structural Health Monitoring System,簡稱ASHMS)是一種新興技術(shù),由激勵信號技術(shù)、傳感技術(shù)、信號處理技術(shù)、識別與診斷技術(shù)構(gòu)成,可以完成對結(jié)構(gòu)的在線和實(shí)時監(jiān)測,按照檢測者的主觀要求靈活地對結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測、及時發(fā)現(xiàn)損傷進(jìn)而評估結(jié)構(gòu)的健康狀況。在ASHMS中,引入定向應(yīng)力波是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷精確定位的一個有
2、效途徑。定向應(yīng)力波使得振動能量集中在設(shè)定的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)傳播,因此提高了能量的有效利用率,并且降低了傳感器信號的復(fù)雜程度,提高了信噪比?;谡迟N式PZT驅(qū)動元件和壓電AFC驅(qū)動元件,本文對定向應(yīng)力波驅(qū)動器進(jìn)行了數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究。 壓電理論是壓電材料應(yīng)用及壓電元件開發(fā)的基礎(chǔ)。本文首先介紹了壓電效應(yīng)的基礎(chǔ)知識和理論;論述了有限單元法在壓電復(fù)合材料分析中的基本理論和方法,及利用有限元進(jìn)行模擬的一般步驟。 然后,基于有限元軟件AN
3、SYS,本文對PZT驅(qū)動片進(jìn)行了模態(tài)分析,得出PZT驅(qū)動片定向諧振頻率隨尺寸變化的規(guī)律;對PZT驅(qū)動片與宿主結(jié)構(gòu)的整體進(jìn)行諧響應(yīng)分析,得出定向激勵頻率隨PZT驅(qū)動片尺寸、宿主結(jié)構(gòu)尺寸、材料等變化的規(guī)律。 再次,建立壓電AFC驅(qū)動元件的模型,對其進(jìn)行了靜力分析,重點(diǎn)分析了影響復(fù)合材料性能的幾個因素:壓電纖維直徑、分支電極間距、分支電極面的寬度、壓電相和聚合物相的體積比,以及兩相材料的幾個物理量,如彈性模量、泊松比、介電常數(shù)等。得出
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