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埋入压电材料的智能复合材料结构振动主动控制理论和实验研究

近20年来,智能材料结构随着材料科学、计算机技术、信息理论、控制理论等学科的发展已成为国内外最活跃的研究课题之一。智能材料结构是集智能传感元件、智能作动元件,微型计算机控制芯片等于一体的复合型结构,在航空、航天、国防、汽车、石油钻探、采矿、铁路运输、工业机器人、以及机床等各行各业中,都有着广泛的应用前景。继美国军方提出和展开大规模的研究之后,日本、英国、德国、澳大利亚、韩国等相继投入人力、财力开展智能材料结构的研究工作,我国自90年代以来,也有一批专家学者从事这方面的研究,某些成果已达到了国际先进水平。智能材料结构振动主动控制技术就是借助于其中智能材料的作动和传感特性来对结构的振动进行控制。压电材料由于其自身的压电效应和逆压电效应而被制作成压电传感器和压电驱动器来对结构的振动进行控制。早期的研究主要集中在表面粘贴压电片的结构,表面粘贴压电片具有一些无法克服的缺点。本文着重进行利用埋入复合材料结构的压电传感器和压电驱动器对其振动进  (本文共136页) 本文目录 | 阅读全文>>

广西大学
广西大学

压电智能结构分析的新方法研究及其应用

由于智能结构具有自诊断、自适应、自修复等卓越功能,随着研究的不断深入和理论的成熟,现已从航空和军界应用,逐渐被拓展到土木工程、船舶、汽车等行业中,并且在航空、航天、潜艇、高速列车、汽车、桥梁、水坝、建筑等结构的健康监测、损伤自愈合及振动、噪声和形状控制等方面展现出良好的应用前景。近年来智能材料结构的研究应用已经引起世界各主要发达国家的极大重视,被列为优先发展领域和优先培育的21世纪高新技术产业之一。压电材料具有频响范围宽、响应速度快、密实度大、精确度高、良好的线性行为等优点,既可制成传感器又可制成驱动器,通过正逆压电效应来实现智能控制。许多学者对压电材料智能结构开展了大量的基础和应用研究,并已取得了丰富的研究成果。目前,对压电智能结构的研究内容主要包括:耦合理论;形状控制;振动控制;噪声控制;优化分析;故障诊断和监测;分析方法研究及试验研究等。本文基于广西大学秦荣教授创立的样条无网格方法和QR方法分别对压电智能复合材料层合板、压...  (本文共222页) 本文目录 | 阅读全文>>

《机械设计与制造》2016年03期
机械设计与制造

复合材料结构挖补修理知识建模

1引言复合材料在航空器上的大量应用直接导致对高效可靠的复合材料结构先进维修技术的迫切需求。针对复合材料结构损伤的修理,挖补修理技术由于具有能恢复构件气动外形、产生应力小、基本不存在偏心载荷和增重小等优势而成为主流的复合材料结构修理方法[1]。复合材料结构损伤的挖补修理过程涉及损伤评估与验证、基于有限元分析的维修设计和计算机仿真的维修工艺等典型的依赖知识和经验的过程。相关知识和经验直接决定了维修质量和效率。复合材料挖补修理过程中凝聚的知识是维修企业重要的智力资源,是企业核心竞争力的重要体现。随着复合材料应用的深入,在航空维修领域已经积累了大量的挖补维修成果。此外,维修实践中的超手册维修依赖已有的相似损伤维修案例的维修经验和企业积累的维修知识。因此,如何对这类知识进行建模以实现知识的管理、传承和重用亟待解决。当前,国家之间、企业之间的竞争已经发展为知识的竞争,对企业自身积累的知识和不断从业界汲取的知识进行有效的管理与应用成为工业界和...  (本文共4页) 阅读全文>>

《化工新型材料》2017年07期
化工新型材料

中空复合材料结构件模态分析

碳纤维复合材料具有质量轻、易成型、比强度和比刚度高、耐疲劳、可按需要设计和批产效率高等优点[1],是制作结构件的理想材料[2]。复合材料结构件的材料成形与结构成形同时完成[3],所以在设计时既要对组成结构件的各部分层压板进行铺层设计[4-6],同时又要选择结构件的构造形式、几何尺寸,还要进行层板构型,即根据结构件形状确定各铺层如何走向,并尽量使结构组件化、整体化[7]。进行复合材料结构件的分析和设计要进行大量的计算[8-9]。所以,对复合材料结构件进行优化设计,尤其找到一种较好的优化方法,成为当务之急[10]。复合材料结构件还缺乏成熟的分析方法和足够的设计与使用经验[11-12],为保证其结构完整性,需要材料试样、元件、细节件和结构件等多个层次的研究和开发[13]。为了研究导弹结构件的最佳内部结构[14],本研究提出了2种中空结构,利用ANSYS有限元软件对其进行模态分析[15],得到了结构件在不同结构形状下层压材料的应力应变彩...  (本文共3页) 阅读全文>>

西北工业大学
西北工业大学

基于神经网络的复合材料结构的损伤监测

本文从复合材料结构的动力学特性入手,找出能较方便地反映结构损伤/失效的特征标识量。这些标识量和结构的损伤状态存在着确定的但是目前无法解析出来的映射关系,通过神经网络可以较准确地来拟合这种标识量和损伤/失效状态之间的关联。论文从理论分析的角度研究了结构损伤与特征标识量之间的内在关系,通过对这些标识量的提取可用于监控结构的健康状态。本文的主要工作在于利用模态分析理论及有限元分析方法来寻找一些典型航空板壳结构和盒段结构的合适的损伤标识量,用PARAN计算各种设定损伤下的标识量,并用MATLAB软件虚拟BP神经网络来完成健康监控的过程。分析计算的结果表明,几种标识量都有较好的识别精度,能较可靠地应用用于复合材料结构的损伤识别和健康监控。  (本文共83页) 本文目录 | 阅读全文>>

四川大学
四川大学

微波辐照对聚烯烃和氟树脂复合材料结构与性能影响的研究

在高分子复合材料中界面与聚合物基体紧密相连,难以区分,界面含量低,研究界面的结构变化十分困难。本文通过建立的“夹心模型”和“微粒包覆模型”模拟聚合物复合材料在微波辐照过程中微波“热效应”和“非热效应”对填料和基体界面微观结构的影响。采用ATR-FTIR(衰减全反射傅立叶变换红外光谱)、二向色性ATR-FTIR、TF-XRD(薄膜X 射线衍射)、动态接触角、XPS(X 射线光电子能谱)等表征方法,研究了微波辐照对本文选择的聚乙烯、聚丙烯和聚偏二氟乙烯三种通用塑料为代表的复合材料界面结晶结构和化学组成梯度变化的影响以及对聚合物基体结构的影响,讨论了聚烯烃和氟树脂复合材料的微波辐照加工增容机理,以及复合材料微观结构变化与宏观物理性能的关系,为高分子材料微波辐照增容改性建立较为完善的理论基础,制备新型高分子复合材料,实现通用高分子材料的高性能化、高功能化。1. 研究了微波辐照对HDPE/Al(或iPP)/Al 中HDPE(或iPP)界面...  (本文共137页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京化工大学
北京化工大学

短纤维橡胶基复合材料结构—性能—应用技术研究

本文从结构—性能研究以及应用技术开发两个方面对短纤维/橡胶复合材料(SFRC)进行了全面的深入探讨。在结构—性能研究部分,本文首次采用有限元计算对SFRC内应力传递和分配规律进行了分析,同时把Cox剪滞法理论引入到SFRC研究中作为其应力传递模型。二者的计算结果表明:Cox剪滞法理论和有限元计算对SFRC内应力传递和分配规律的体现基本上是相同的。并且纤维长径比越大,纤维体积分数越大,纤维模量/基质模量越小,二者的计算结果就越接近。本文认为,用Cox剪滞法来主要反映纤维拉伸应力和界面剪切应力的分布规律是可行的。基于此,本文建立了SFRC中短纤维临界长径比的数学模型,它能够全面反映SFRC结构因素的影响,比其它模型更适合于SFRC。本文对SFRC的结构参数作了全面的测试和表征。本文提出了一种新的测试SFRC中短纤维取向分布的新方法:首先对SFRC取向胶片进行表面处理,然后用扫描电子显微镜或光学显微镜进行照摄,最后用图像分析仪进行结果...  (本文共219页) 本文目录 | 阅读全文>>