| 基于压电致动器的水下柔性推进结构振动特性研究 |
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| 引用本文： | 金爱国, 金贵阳, 胡燕海. 基于压电致动器的水下柔性推进结构振动特性研究[J]. 船舶力学, 2024, 28(8). doi: 10.3969/j.issn.1007-7294.2024.08.015 |
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| 作者姓名： | 金爱国 金贵阳 胡燕海 |
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| 作者单位： | 宁波职业技术学院智能装备研究所,浙江 宁波 315800;宁波大学机械工程与力学学院,浙江 宁波 315211 |
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| 基金项目： | 浙江省教育厅一般科研项目;宁波职业技术学院校级重点课题;国家自然科学基金 |
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| 摘 要： | 压电纤维(Macro Fiber Composite,MFC)致动器因其柔韧性好、致动力大、防水性能优异等特点越来越受到人们的关注,并在智能传感/致动、能量采集、水下仿生机器人等领域得到了广泛的应用.本文旨在研究MFC驱动水下柔性结构的振动特性与动力学响应.计算得到MFC致动器驱动力,根据莫里森半经验公式推导得到流体附加惯性力和附加阻尼力.基于欧拉-伯努利梁理论、假设模态法和第二类拉格朗日方程,建立MFC致动的水下柔性结构耦合非线性动力学模型,采用谐波平衡法将非线性阻尼线性化.数值仿真和实验结果表明:粘贴了MFC致动器的柔性梁结构局部刚度增大,实测模态振型与仿真模态振型基本一致;受周围流体水动力的影响,MFC致动悬臂梁水下前两阶共振频率与动态响应下降明显;模型预测的幅频响应曲线与实测曲线吻合较好,证实了所建耦合动力学模型的有效性.本研究可为基于智能材料的水下仿生推进装置提供参考.
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| 关 键 词： | 压电纤维致动器 柔性结构 振动特性 动力学响应 水下仿生推进装置 |
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