压电双晶片执行器驱动位移有限元分析与实验研究

采用有限元分析软件对压电悬臂梁驱动位移进行静态分析,同时对驱动器静态位移进行理论计算与实验测试.将有限元分析与理论分析结果和实验测试结果进行对比分析,三者的结果具有良好的一致性,证明了利用有限元分析软件对双晶片悬臂梁结构静态驱动位移分析是正确的,为双晶片结构中压电片和弹性梁的优化设计提供了新方法.     

压电双晶片谐响应有限元模拟分析

利用ANSYS软件对压电双晶片进行谐响应模拟分析,得到压电双晶片的谐振频率为36000Hz,谐振振幅为0.512×10-5m.通过正交实验,分析比较出影响压电双晶片谐振频率及振幅的主要因素,得出了压电双晶片尺寸的优化组合,压电片尺寸参数为:20mm×6mm ×0.4mnm,基片尺寸为20mm×6mm×4mm.     

悬臂梁式压电能量收集装置的实验研究和有限元分析

对单双晶压电悬臂梁进行激振实验,确定了4种压电悬臂梁的一阶固有频率,得出每种结构在不同频率下随着负载电阻增加的电压和功率响应曲线,实验表明激振频率与压电悬臂梁固有频率相当时,其输出电压达到最大,输出功率也达到最大。然后釆用COMSOL软件对压电悬臂梁结构模型进行了仿真分析,结果表明其输出电压,功率等有限元分析结果与实验结果吻合。针对船舶上柴油机工作时产生的振动能量耗散,提出1种多悬臂梁式的压电能量收集装置,利用COMSOL对结构进行频域分析,结果表明该结构能在船舶柴油机多个主振动频率上都达到较好、稳定的输出功率。     

双材料悬臂梁热力耦合的有限元分析

基于弹性介质的二维本构关系和一维热传导理论,采用ANSYS有限元分析软件,依据顺序耦合法,对双材料悬臂梁在热力耦合问题进行了有限元分析.获取了其位移和应力分布,验证了顺序耦合法求解热力耦合问题的有效性,并为双材料构件热力耦合问题的研究提供了分析实例.     

双材料悬臂梁热力耦合的有限元分析

基于弹性介质的二维本构关系和一维热传导理论,采用ANSYS有限元分析软件,依据顺序耦合法,对双材料悬臂梁在热力耦合问题进行了有限元分析.获取了其位移和应力分布,验证了顺序耦合法求解热力耦合问题的有效性,并为双材料构件热力耦合问题的研究提供了分析实例.     

红外热像仪微扫组件的模态分析

研究红外热像仪的集成式压电驱动两自由度微扫组件的动力学特性,使用基于理论分析和实验测试柔性铰链机构的两种方法,根据拉格朗日方程建立微扫组件的运动微分方程,推导出系统固有频率的解析式.采用有限元分析方法对微扫组件进行仿真分析,得到微扫组件有效工作的谐振频率和振型,并对微扫组件的模态频率进行了实验测试,对有限元计算的结果与实验结果的一致性进行对比分析.结果表明,其理论分析正确,数值分析可靠.     

基于实验模态的结构应变模态分析

从位移模态出发详细推导了应变模态的表达式;以悬臂梁模型为例,进行了位移模态与应变模态实验分析,并与有限元计算结果进行比较,验证了三者识别的模态参数基本致,而且应变模态分析方法可以确定结构应变最大点和共振疲劳危险点。     

基于Guyan缩减技术的悬臂梁结构静动态特性分析

本文以悬臂梁为研究对象,详细探讨了Guyan缩减技术的理论原理以及在结构静态、动态特性分析中的应用。计算得到的结果与理论解和ANSYS计算结果进行了比较,验证了Guyan缩减技术的具有很高精度。同时理解和掌握该技术,对于将该技术应用到大型结构模型缩减有限元分析提供了帮助。     

上翼缘作用均布荷载的钢梁整体稳定研究

为研究悬臂梁构件的整体稳定性,确定悬臂梁不需要进行整体稳定计算的临界条件,考虑了无支撑约束和上翼缘与刚性铺板相连2种情况,采用ABAQUS有限元分析软件对上翼缘在均布荷载作用下的双轴对称工字形截面悬臂梁进行整体稳定承载力计算.研究结果表明:上翼缘与刚性铺板相连的悬臂梁整体稳定承载力约为不设支撑时的2倍,并得到悬臂梁不需要进行整体稳定计算的临界扭转参数Kcr.     

智能悬臂梁的振动控制

从压电材料的驱动原理出发，将压电驱动器对梁的作用，在压电片两端点处的梁截面中点，等效为一对平衡力和一对平衡车偶，然后采用频响应函数进行驱动器位置优化，并采用模态空间方法对智能悬臂梁的振动进行了主动控制，并用实验验证了该智能悬壁梁振动控制理论的有效性。     

隔震曲线梁桥的地震响应

根据隔震曲线梁桥的特点,利用两个正交的非线性水平弹簧单元来模拟铅芯橡胶支座的双向非线性特性,基于大型有限元分析软件SAP2000,选取强震记录作为地震输入,考虑了曲线梁桥自身特性的影响,建立了隔震与无隔震曲线梁桥的空间有限元模型,并进行了双向地震动作用下的地震响应分析.结果表明：铅芯橡胶支座不仅可以有效地降低曲线梁桥的地震响应,还有助于减少曲率半径对曲线梁桥地震响应的影响.为曲线梁桥减隔震设计的深入和桥梁结构抗震安全性的提高提供了依据和参考.     

下承式脊骨梁横向剪力滞效应

下承式脊骨梁作为一种新型的城市轨道交通高架桥,具有小脊梁、大悬臂的特点．作为主梁的一部分,悬臂翼缘板也产生纵向弯曲,其横向剪力滞效应非常显著．本文采用ANSYS软件建立下承式脊骨梁的有限单元模型,计算了集中荷载及均布荷载作用下各横截面底板弯曲正应力,并与按初等梁理论的计算结果对比,得出横向剪力滞系数沿底板的分布规律．     

自传感主动式减振控制

本文介绍一种用单块压电材料同时实现传惑和执行功能的方法。其本质在于利用数字信号处理器(Digital Signal Processor简称DSP)测量出执行器的应变作用。本文从压电材料的机电状态方程和电路理论方面对此方法进行了阐述。 本文同时介绍一种在周期性振波动情况下,寻找反振波的最佳相位和放大系数的方法。 在自由传感执行器,钢条,DSP等组成的试验系统中,可将钢条的振动幅值减小10分贝。     

水泥混凝土路面荷载应力的数值模拟分析

采用有限元分析软件ANSYS对水泥混凝土路面荷载受力进行数值模拟分析,根据不同的情况如荷载作用在面层板上的不同位置、不同的边界条件、材料的不同力学性质等模拟出了水泥混凝土路面在荷载作用下的挠度和应力。此种方法不仅精度可以满足工程上的要求,而且具有速度快、效率高的特点。     

刘家峡桁架梁悬索桥的颤抖振时域分析

以刘家峡大桥为工程背景,建立了钢桁架梁悬索桥的有限元模型,采用改进谐波合成法模拟了脉动风荷载,结合大跨桥梁颤抖振分析的基本理论,计算了对应于桥梁各节点的静风力、抖振力和自激力.在此基础上,利用ANSYS参数化设计语言（APDL）编制了相应的计算程序,将计算所得的各类风荷载施加在全桥有限元模型的节点上,对刘家峡桁架梁悬索桥进行了颤抖振时域分析,以精确求解不同桥面基准风速下,桥梁各关键部位的抖振扭转角、抖振侧向位移、抖振竖向位移,进而研究了风速变化对悬索桥最大颤抖振响应的影响.与全桥模型风洞试验的对比结果表明：对大跨桥的颤抖振分析方法是合理可行的,可为同类大跨桥梁风致振动的研究提供科学的依据和参考.     

基于相互积分的应力强度因子数值分析

应力强度因子可反映裂纹尖端弹性应力场的强弱,是解决结构疲劳断裂问题的重要参数。工程上常采用有限元分析软件对各种复杂裂纹体进行数值模拟进而求解断裂问题。有限元分析软件ANSYS提供后处理功能可直接计算各种断裂参数。借助ANASYS计算平台,分别采用传统的位移插值法和基于相互积分的数值方法可求得张开型二维及三维裂纹应力强度因子。将数值分析结果与二维裂纹的解析解和三维裂纹扩展实验的测量结果进行对比分析后发现,基于相互积分理论求得的应力强度因子更为精确,这种优势在三维裂纹数值分析中更为显著。     

四边简支压电层合厚板的一阶理论解析解

基于一阶剪切变形板壳理论和压电理论,推导了压电层合板结构的基本方程。对四边简支的压电层合板在四边接地、上下表面受外加电压及无外加电压作用时进行了解析求解,求得了电势和位移的表达式,给出了压电层和基体的挠度及电势分布图。     

基于ANSYS的连续组合梁内力重分布研究

基于ANSYS有限元分析软件,建立了两跨钢-混组合梁的非线性分析模型,利用该模型,对钢-混连续梁的极限荷载和挠度进行了仿真计算,将计算结果与采集的试验数据对比,验证了该模型的有效性.在连续组合梁塑性极限分析的基础上,推导了两跨连续组合梁极限状态所需的调幅系数,并探讨了结构所能提供的调幅能力以及调幅系数的确定方法.